光伏逆变器配套:直流过流监控继电器阈值设定
2025-09-23 14:22:17
来源:浙江格亚电气有限公司-次
**光伏逆变器配套的直流过流监控继电器阈值设定需结合组件参数、系统工况及保护逻辑,通过安全系数计算、温度修正和分级保护策略确定具体数值,核心原则为避免熔断器优先动作、兼容系统波动电流并实现分级响应**。具体设定方法及案例如下:
### **一、核心参数与设定原则**
1. **过流保护的本质**
- 通过电流传感器实时监测回路电流,当电流超过阈值时触发断路器分闸或逆变器停机,防止电缆过热、设备损坏或火灾风险。
- 与熔断器的配合:过流保护为“主动预警式保护”,熔断器为“被动故障切除保护”,阈值需低于熔断器额定电流(通常低10%~20%),避免熔断器优先动作。
2. **设定原则**
- **安全性优先**:阈值≤系统安全工作电流(避免绝缘老化)。
- **兼容性匹配**:阈值≥逆变器/组件正常运行时的波动电流(避免误动作)。
- **分级保护逻辑**:
- **过载保护(长延时)**:阈值较低,延时动作(5~10秒)。
- **短路保护(瞬时)**:阈值较高,瞬时跳闸(<0.1秒)。
### **二、阈值计算步骤与公式**
1. **基础参数获取**
- **组件短路电流(Isc)**:来自组件datasheet,通常标注为STC条件(25℃,1000W/m²)下的电流。
- **逆变器输入电流(Iin_max)**:逆变器说明书中“直流输入额定电流”参数。
- **汇流箱支路数(N)**:若为多路汇流,需计算总输入电流。
2. **过载保护阈值(Iover)计算**
- 公式:
\[
I_{\text{over}} = k_1 \times k_2 \times I_{\text{sc\_max}}
\]
- \(k_1\):安全系数(通常取1.2~1.3)。
- \(k_2\):温度修正系数(考虑环境温度对Isc的影响):
\[
k_2 = 1 + 0.004 \times (T - 25)
\]
(\(T\)为环境温度,单位℃)。
- **案例**:
- 某组件Isc=10A,环境温度50℃,\(k_1=1.3\):
\[
k_2 = 1 + 0.004 \times (50 - 25) = 1.1
\]
\[
I_{\text{over}} = 1.3 \times 1.1 \times 10 = 14.3 \, \text{A} \quad (\text{取整为14A})
\]
3. **短路保护阈值(Ishort)计算**
- 公式:
\[
I_{\text{short}} = k_3 \times I_{\text{inverter\_max}}
\]
- \(k_3\):安全系数(通常取2~3)。
- **案例**:
- 逆变器输入电流为30A,\(k_3=2.5\):
\[
I_{\text{short}} = 2.5 \times 30 = 75 \, \text{A}
\]
### **三、环境与工况影响因素**
1. **温度修正**
- Isc随温度变化:温度每升高1℃,Isc约增加0.04%(如25℃时Isc=10A,50℃时Isc=10.1A)。
- 阈值调整:高温地区需提高过载阈值(按\(k_2\)系数计算),避免因温度导致误动作。
2. **光照波动**
- 瞬时电流尖峰:云层遮挡后光照突然增强时,组件电流可能短时超过Isc(持续时间<1秒)。
- 应对措施:过载保护延时≥5秒,避开瞬时尖峰影响。
3. **逆变器启动冲击**
- 启动电流:逆变器开机时电容充电可能产生1.5~2倍额定电流的冲击(持续时间<0.5秒)。
- 阈值调整:短路保护延时≥0.1秒,避免启动时误跳闸。
### **四、设定流程与验证方法**
1. **分步设定流程**
- 计算系统工作电流:
\[
I_{\text{work}} = \text{组件串数} \times I_{\text{sc}} \times 1.05 \quad (\text{1.05为并联不均匀系数})
\]
- 确定过载阈值:
\[
I_{\text{over}} = I_{\text{work}} \times 1.2 \sim 1.3
\]
- 确定短路阈值:
\[
I_{\text{short}} = I_{\text{over}} \times 2 \sim 3
\]
- 校验与熔断器配合:
\[
I_{\text{over}} < I_e \quad (\text{熔断器额定电流})
\]
(如熔断器额定电流为32A,过载保护阈值应≤28A(32A×85%),避免熔断器先于过流保护动作)。
2. **现场验证方法**
- **模拟过载测试**:
- 通过可调电阻加载至1.1倍\(I_{\text{over}}\),观察保护是否在5~10秒内动作。
- 加载至1.5倍\(I_{\text{over}}\),保护应在1~3秒内动作。
- **短路模拟测试**:
- 通过短路模拟器产生2倍\(I_{\text{short}}\)电流,保护应在0.1秒内瞬时跳闸。
### **五、典型场景阈值设定案例**
1. **单支路系统**
- 组件Isc=8A,逆变器输入电流=10A,环境温度30℃。
- 计算:
\[
k_2 = 1 + 0.004 \times (30 - 25) = 1.02
\]
\[
I_{\text{over}} = 1.2 \times 1.02 \times 8 = 9.8 \, \text{A} \quad (\text{取整为10A})
\]
\[
I_{\text{short}} = 2.5 \times 10 = 25 \, \text{A}
\]
2. **多路汇流系统**
- 4路汇流,单支路Isc=5A,逆变器输入电流=20A。
- 计算:
\[
I_{\text{over\_total}} = 1.2 \times 1.02 \times 5 \times 4 \times 0.8 = 19.6 \, \text{A} \quad (\text{取整为20A})
\]
(0.8为降额系数,避免单支路故障时总保护误动)。
\[
I_{\text{short}} = 2.5 \times 20 = 50 \, \text{A}
\]