淺析光伏電站匯流箱直流熔斷器改造方案

黨照宇　石振勤

摘 要：通過近兩年深入分析光伏電站匯流箱直流熔斷器的故障原因，有針對性的提出解決方案，經(jīng)過一年多的試運(yùn)行，取得了積極的效果。

關(guān)鍵詞：光伏；匯流箱；熔斷器

一、實(shí)施背景

以某個(gè)光伏電站為例，共有三期；一期光伏裝機(jī)容量22MWp，其中，#1-#3方陣房采用常州億晶太陽能235Wp組件16128塊；#4-#18方陣采用常州天合光能235Wp組件77489塊，共計(jì)93617塊。共建18個(gè)光伏子系統(tǒng)，每42塊光伏組件為一組，呈上下分布為兩排，每排21塊串聯(lián)為一條支路，每組共兩條支路接入至相應(yīng)匯流箱。共安裝有280個(gè)國電南自專用防雷匯流箱。

二期光伏裝機(jī)容量為48MWp，共安裝162711塊295Wp英利多晶硅電池組件。共建48個(gè)光伏子系統(tǒng)，每32塊光伏組件為一組，呈上下分布為兩排，上下各8塊組件串聯(lián)為一條支路，每組共兩條支路接入至相應(yīng)的匯流箱。共安裝有816個(gè)國潤智能聚優(yōu)匯流箱。

三期光伏裝機(jī)容量為10MWp。共安裝33840塊305Wp上海航天機(jī)電多晶硅電池組件。共建10個(gè)光伏子系統(tǒng)，每36塊光伏組件為一組，呈上下分布為兩排，每排18塊串聯(lián)為一條支路，每組共兩條支路接入至相應(yīng)匯流箱。共安裝有280個(gè)國電南自專用防雷匯流箱。光伏場站現(xiàn)場每天大概損壞15個(gè)左右的匯流箱直流熔斷器。需要安排專人每天從事更換熔斷器工作。

1、整改的必要性和可行性

全站光伏直流熔斷器損壞每年造成損失材料費(fèi)8萬元，損失電量費(fèi)用12萬元，損失人力費(fèi)用20萬元，合計(jì)每年造成損失40萬元。

2、預(yù)期效果

2.1改造后可以為現(xiàn)場節(jié)省2人的人力資源。

2.2改造后每年可以節(jié)省材料費(fèi)8萬元。

2.3改造后每年可以多發(fā)12萬kwh電量。

二、原因分析

1、保險(xiǎn)質(zhì)量分析

現(xiàn)場使用的直流熔斷器是HOLLY PV10-15A 熔斷器。通過對比多個(gè)光伏場站的直流熔斷器，發(fā)現(xiàn)HOLLY熔斷器損壞率較高。通過對熔斷器的外觀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)熔斷點(diǎn)集中在內(nèi)部熔絲頂端焊接處。得出的結(jié)論是現(xiàn)場使用的HOLLY熔斷器組裝工藝有問題，導(dǎo)致熔絲達(dá)不到額定值，內(nèi)部熔絲頂端焊接處容易熔斷。

2、環(huán)境溫度分析

對現(xiàn)場的直流熔斷器進(jìn)行測溫工作，直流熔斷器的溫度在50℃-65℃左右。通過查閱資料在該溫度下15A的直流熔斷器的實(shí)際額定電流在12A左右，現(xiàn)場的實(shí)際工作電流在8.5A左右，熔斷器額定電流接近實(shí)際工作電流會造成熔斷器壽命降低。得出的結(jié)論是環(huán)境溫度對直流熔斷器有影響，為了保證實(shí)際額定電流在15A左右，可以選用20A直流熔斷器。

3、匯流箱結(jié)構(gòu)分析

通過對比分析，發(fā)現(xiàn)熔斷器熔斷率較高主要是南自新能源匯流箱和國潤智能聚優(yōu)匯流箱（國潤智能聚優(yōu)匯流箱和南自新能源匯流箱結(jié)構(gòu)完全一樣），金宏威匯流箱基本上沒有故障。通過對比分析，金宏威匯流箱的MD 25A-1600V防反二極管安裝在正極，直流熔斷器使用中熔RS308熔斷器。南自新能源匯流箱MDA 55A-1600V防反二極管安裝在負(fù)極。得出結(jié)論，防反二極管裝在負(fù)極會導(dǎo)致直流熔斷器損壞。

三、改造方案

總體方案為“部分改直流熔斷器，部分改防反二極管”由簡到難，分批改造

1、方案概述

計(jì)劃先對一期進(jìn)行改造，如果改造效果明顯，在二期和三期推廣。

將11-12號方陣更換為茗熔PV10 20A熔斷器，將13-14號方陣更換為茗熔PV10 15A熔斷器，將15-16號方陣更換為中熔RS308-PV 20A熔斷器，將17-18號方陣更換為中熔RS308-PV 20A熔斷器。將9-10號方陣負(fù)極防反二極管跨接。

南自新能源（國潤智能聚優(yōu)）匯流箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)

金宏威匯流箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)

更換直流熔斷器。通過和現(xiàn)場了解，國產(chǎn)直流保險(xiǎn)質(zhì)量完全符合要求。可以將熔斷器替換為茗熔PV10 15A熔斷器和中熔RS308-PV 15A熔斷器。為了預(yù)防溫度對直流保險(xiǎn)額定電流的影響，部分熔斷器可以更換為茗熔PV10 20A熔斷器和中熔RS308-PV 20A熔斷器。

取消負(fù)極防反二極管。將負(fù)極直流熔斷器跨過MDA 55A-1600V防反二極管直接接在負(fù)極母排上。

2、技術(shù)質(zhì)量要求

1）提供直流熔斷器的相關(guān)認(rèn)證報(bào)告。

2）直流熔斷器電阻不大于1歐姆。

3）直流熔斷器額定電流為15A、20A。

3、工期估算

1）直流熔斷器訂貨5天，運(yùn)輸10天，安裝5天，共計(jì)20天。

2）匯流箱負(fù)極防反二極管跨接，施工期15天。

4、工程量清單

四、驗(yàn)證效果

1、對比更換熔斷器15A和20A的情況，驗(yàn)證是夠和熔斷器容量有關(guān)；對比更換熔斷器和取消負(fù)極防反二極管的情況，驗(yàn)證是否和防反二極管有關(guān)。

2、實(shí)施效果。全站光伏直流熔斷器損壞每年造成損失材料費(fèi)8萬元，損失電量費(fèi)用12萬元，損失人力費(fèi)用20萬元，合計(jì)每年造成損失40萬元。

3、預(yù)期效果。一是改造后可以為現(xiàn)場節(jié)省2人的人力資源；二是改造后每年可以節(jié)省材料費(fèi)8萬元；三是改造后每年可以多發(fā)12萬kwh電量。

作者簡介：

黨照宇（1971.12）男，漢族，內(nèi)蒙古呼和浩特市人，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，大學(xué)本科，工程師，就職于內(nèi)蒙古華電新能源分公司。

石振勤（1967.06）男，漢族，內(nèi)蒙古呼和浩特人，東北電力學(xué)院，大學(xué)本科，工程師，就職于內(nèi)蒙古華電新能源分公司。