光伏电站直流系统的汇流箱组成及要求
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2024-12-10 11:23
辽宁
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光伏电站中的直流系统是整个光伏发电设施的重要组成部分，而汇流箱作为直流系统的关键组件之一，承担着汇集多个光伏组串输出电流的任务，并为后续的逆变器提供稳定的输入。![]()
汇流箱的主要功能在于将来自多个光伏组串的直流电能汇聚在一起，并通过内置的安全保护装置（如断路器、防雷器等）确保电力传输的安全性。此外，现代汇流箱还可配备智能监控模块，用于实时监测各支路的工作状态并记录相关数据，便于运维人员进行故障诊断和性能评估。箱体外壳：通常采用不锈钢或铝合金材料制造，具有良好的密封性和防腐蚀性能，防护等级一般达到IP65标准，适应户外恶劣环境。直流输入端：每个汇流箱设有若干个输入端口，对应接收不同光伏组串的电流，配备MC4连接器或其他类型的接线端子。防雷保护：内置浪涌保护器（SPD），用以防止雷击引发的过电压损害。直流断路器：用于过流保护，当检测到异常电流时自动切断电路，保障系统安全。监控单元：选配的数据采集设备，能够实时监测每条支路的电压、电流等信息，并通过通信接口上传至中央控制系统。接线端子：内部设有清晰标识的接线端子，便于安装维护时的操作。输入功率参数：根据实际需求确定最大允许输入功率，保证不会因为超载而导致设备损坏。输入电压参数：考虑到光伏组件的最大开路电压，汇流箱应支持足够高的输入电压范围，例如常见的1000V或1500V。防护等级：对于室外安装的应用场景，建议选用至少具备IP65防护级别的产品，确保其防水、防尘能力。温度范围：汇流箱应当能够在广泛的环境温度下正常工作，比如从-25°C到+60°C之间。可靠性：选择经过严格测试且具有良好口碑的品牌，确保长期稳定运行。假设我们设计一个容量为1MWp的光伏电站，其中包含若干个光伏阵列，每个阵列由多块光伏板串联构成。为了简化布线并提高系统的可靠性和维护便利性，我们决定使用汇流箱来集中管理这些阵列的输出电流。具体来说，我们选择一款16进1出的直流汇流箱，它允许同时接入16路光伏组串，并且每一路都配有独立的保险丝以实现过流保护。该型号的最大输入电压可达1500V，适用于高电压等级的光伏系统；其防护等级为IP65，适合户外部署；并且内置了智能监控系统，方便地集成到电站的整体SCADA平台中去。![]()
汇流箱的规格多种多样，主要依据其应用环境、系统规模以及设计需求而定。常见的分类方式包括根据回路数、输入电压等级、防护等级等方面来区分不同型号的产品。汇流箱根据所能接入的光伏组串数目分为若干种类型，例如6、8、10、12、16等回路。对于大型光伏电站而言，通常会选用更多回路的汇流箱，比如16回路，满足大规模阵列的设计要求。随着光伏技术的发展，市场上出现了支持更高输入电压的汇流箱，如DC1000V或DC1500V，这有助于减少直流侧线损并提高系统的整体效率。为了适应户外复杂多变的工作条件，汇流箱必须具备良好的防水防尘能力，因此大多数产品的防护等级都达到了IP65标准，确保即使在恶劣天气下也能稳定运行。汇流箱的尺寸和重量取决于内部组件的数量及布局设计，同时也要考虑到便于运输和安装的因素。一些制造商提供的产品信息中会明确列出具体的尺寸参数，便用户进行合理规划。根据国家标准《光伏发电站汇流箱技术要求》GB/T 34936 的规定，汇流箱的技术要求涵盖了多个方面，以下是几个关键点：材料质量：汇流箱箱体应采用坚固耐用的材料制成，表面处理要光滑平整，无剥落、锈蚀及裂痕等现象，确保长期暴露在外也不易损坏。机械强度：箱体结构应当足够牢固，能够承受所安装元件的重量以及短路时产生的冲击力。电气性能：汇流箱内各部件均需符合各自的技术指标，例如断路器的动作特性、浪涌保护器的耐压水平等，以保证整个系统的安全可靠运行。温度适应性：汇流箱应在广泛的环境温度范围内（如-25℃至+60℃）保持正常工作状态，并且相对湿度在0%到95%之间变化而不影响功能。防护措施：除了基本的防水防尘之外，汇流箱还应该设置适当的通风散热通道，避免因过热导致设备故障；此外，还需要考虑防止太阳直射的影响，因为高温会降低发电效率甚至缩短使用寿命。接线与维护：汇流箱的设计应当便于接线操作，所有连接点都要有清晰标识，并留有足够的空间用于日常检查和维修。智能监控：现代汇流箱往往配备了智能化监控系统，实时监测各支路的电压、电流等参数，并将数据上传至中央控制系统，帮助运维人员及时掌握设备状况。![]()
汇流箱中的过电流保护设置是为了确保在异常情况下，如短路或过载时，能够迅速切断电路，防止对系统造成损害。这一保护机制通常通过安装直流保险丝（熔断器）、断路器等元件来实现。熔断器的选择：根据光伏系统的特性，需要选用专为光伏发电设计的直流熔断器。例如，对于晶硅组件，额定工作电压可达DC1000V，而额定电流一般会选择15A。此外，依据NEC690.8(B)(D)的规定，考虑到保险系数不得低于125%，即熔断器在其名义安培等级的80%范围内不应继续工作。这意味着如果计算出的最大连续运行电流为Isc，则熔断器的额定电流应至少为1.56倍的Isc。断路器的应用：除了熔断器外，还使用断路器作为过电流保护手段。断路器在检测到过电流后自动跳闸，从而中断电流流动，并且相比熔断器更容易复位。直流侧保护：直流汇流箱内的过电流保护装置应当安装在每个输入端子处，这样可以有效地保护每一路光伏组串免受其他支路故障的影响。交流侧保护：对于交流汇流箱而言，过电流保护装置应该安装在多台逆变器输出并联之后的位置，以确保整个并联系统的安全。确认相序与接地状态：在进行接线之前，必须先确认电网的相序正确无误，并检查是否存在任何接地故障，这是为了避免不必要的电气危险。安装熔断器或断路器：将选定的熔断器或断路器安装到汇流箱相应的插槽中，确保它们紧密接触并且安装牢固。注意不要损坏熔断器的触点或其他敏感部件。连接电缆：按照制造商提供的接线图准确地连接输入和输出电缆，确保所有接头都已紧固到位。特别要注意的是，线缆长度要留有余量，以便于日后维护。测试与验证：完成上述操作后，应对汇流箱进行全面的功能测试，包括但不限于模拟过电流情况下的响应性能，以确保保护装置能够正常运作。![]()
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