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光伏断路器:电站安全的“守门员”

来源:北极星太阳能光伏网 作者:燕七 2018/11/07 17:46
  电站安全是投资者获得收益的基础,然而尽管业内不断呼吁提升电站质量,电站事故却仍未能杜绝。粗略统计,2018年上半年经报道的光伏电站起火事故就达十多起,涉及的电站类型包含山地电站、户用电站、工商业分布式项目等。业内人士认为,光伏电站故障频发与设备选型密切相关,通常投资者在设备选型时往往更关注组件、逆变器等“大件”设备的质量,光伏断路器、接线盒等小部件往往被忽略,殊不知这些小部件,却担负着光伏电站安全运行的重任。
  光伏专用断路器的重要性
  光伏断路器在整个系统投资的占比为0.1%-0.2%左右,就成本而言可以说是电站系统的“小透明”。而在职能上,虽然它不像组件、逆变器设备那样直接参与发电过程,却可以在线路出现短路等故障时及时切断电路,堪称光伏电站的安保系统。
  近两年来,看中光伏产业的发展前景,各路低压电气企业开始抢滩光伏市场。据不完全统计,当前国内生产光伏断路器产品的低压电气企业大大小小近200家,这其中,有专门生产适应光伏发电特性的光伏直流断路器产品,也不乏提供交直流两用,或者完全提供交流断路器产品的企业。
  在专业人士看来,光伏发电的特殊环节在于通过逆变器进行直流和交流的转换,因此在交流侧和直流侧需要采用不同断路器的产品。而在实际的产品选型中,部分采购商为追求低成本,将交流断路器用在直流侧的现象非常普遍,这些交流开关的灭弧能力、额定带载切断功率远远不够,容易导致过热、漏电和火花。
  德力西电气EU销售总监王仲解释,“光伏直流开关的工作电压相对较高,直流电流没有零点,直流系统的灭弧分断难度也比交流系统难度更高。这就导致断路器在分段拉弧的时候出现不容易分段的情况,如果没有及时切除故障,时间稍微延迟就可能造成火灾。而直流断路器有不同的灭弧罩和灭弧室,灭弧能力高于交流断路器产品。”
  “交直流两用的断路器在直流系统灭弧的可扩性上还存在问题,相对而言,直流断路器在分段能力、灭弧速度上更有优势。德力西CDB9Z小型直流断路器采用永磁体强迫吸弧的设计,在发生短路时,断路器的永磁体可以在短时间内把电弧吹进灭狐室,有效熄灭电弧,时间小于6毫秒。”德力西电气产品经理苏国华介绍。
  选型标准:高可靠、高安全性
  从大型地面电站到分布式电站,对于光伏断路器产品而言,技术参数是从大到小的转变。而在产品特性上,针对不同的应用环境,产品在设计上各有侧重。大型电站通常分布在西北地区,昼夜温差大、风沙大、高海拔的恶劣环境下,会加速断路器的老化。这就需要断路器产品不断提升适应环境的能力和抗干扰能力。近年来分布式光伏电站应用场景更为复杂,水面、渔光互补电站水汽大、高盐雾的特点又要求产品提升抗盐雾、防腐蚀的能力。
  产品的高可靠性是用户选型的关键指标,影响产品可靠性的因素有多个方面,如原材料的选择、供应商的管理、产品制造过程的流程把控和质量控制以及产品的设计等,而设计环节更是企业研发能力的体现。
  据了解,触头是断路器产品的易损部件,也是生产厂家花费心力设计的重点。为了提高断路器的使用寿命,德力西直流断路器产品采用快速闭合设计,触头的闭合与操作者操作方式无关,这种设计将显着降低操作时电弧对触头的影响,提高断路器的电气寿命。当负载类型为高冲击性负载时,快速闭合技术使其效果和优势更加明显。而对于应用在交流侧的交流断路器产品,德力西采用特殊触头设计,弧触头保护主触头,使主触头不被磨损,大大提高了断路器使用寿命,还能避免触头粘连,防止拒动,安全可靠。苏国华表示,产品的温升、元件的数目也影响着断路器的可靠性,需要引起厂家的重视。
  王仲介绍,借助国外合资企业施耐德在技术上的支持,德力西产品的PPM(百万分之故障率)指标达到国际一线水平。
  多年来,技术和市场两头在外导致采购商对国外元器件产品更为推崇,实际上经过多年的发展国内产品在技术和性能上已经有了大幅提升。在王仲看来,国内很多厂家在电子设计上有抗干扰能力,从产品、成本、售后服务等多方面来看,国产产品的性价比并不比国外的产品差。王仲表示,当前国家也在倡导装备国产化,他也呼吁业主们相信并选择国产化产品。
  “5·31”新政之后国内光伏市场缩紧,受市场竞争等多种因素影响,部分光伏企业退出了市场。而德力西对于光伏行业的发展仍然充满信心,王仲认为,从宏观形势来看,国家能源调整的趋势是不变的,到2020年非化石能源的占比要达到15%,而光伏又是非化石能源的主力,虽然光伏行业暂时迎来缓冲期,但整体趋势不会改变。当前德力西的解决方案涵盖光伏组件、光伏汇流箱、逆变器、低压开关柜、箱式变压器等产品,未来德力西将关注为光伏储能逆变器及微电网的应用提供相应产品。
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