智能光伏匯流箱硬件設(shè)計(jì)

匯流箱的結(jié)構(gòu)和機(jī)柜本身的制造質(zhì)量、主電路連接、二次線及電氣元件安裝等應(yīng)符合下列要求:

a) 機(jī)架組裝有關(guān)零部件均應(yīng)符合各自的技術(shù)要求;

b) 箱體應(yīng)牢固、平整，表面應(yīng)光滑平整，無(wú)剝落、銹蝕及裂痕等現(xiàn)象;

c) 機(jī)架面板應(yīng)平整，文字和符號(hào)要求清楚、整齊、規(guī)范、正確;

d) 標(biāo)牌、標(biāo)志、標(biāo)記應(yīng)完整清晰;

e) 各種開(kāi)關(guān)應(yīng)便于操作，靈活可靠。

智能光伏匯流箱的設(shè)計(jì)應(yīng)具有以下特點(diǎn):

(1) 滿足室外安裝的使用要求

(2) 同時(shí)可接入8路光伏陣列，每路配16A,1000Vdc保險(xiǎn)絲(可更換其他等級(jí))

(3) 配有光伏專用高壓防雷器，正極負(fù)極都具備防雷功能

(4) 采用正負(fù)極分別串聯(lián)的四極斷路器提高直流耐壓值

(5) 對(duì)輸入陣列進(jìn)行電流監(jiān)控，本機(jī)LED顯示及通過(guò)RS485方式輸出電流值

(6) 對(duì)匯流后電壓進(jìn)行監(jiān)控，本機(jī)LED顯示及通過(guò)RS485 方式輸出電壓值

如下圖所示，就是一款高性能的智能光伏匯流箱的外形。具有性能價(jià)格比高、外觀漂亮 、安裝使用方便、效率高等眾多優(yōu)點(diǎn),可以真正達(dá)到IP65的防護(hù)等級(jí)?？梢詸z測(cè)箱體內(nèi)電氣參數(shù)(例如:每路電流、電壓、防雷器狀態(tài)、斷路器狀態(tài))，并且通過(guò)RS485、無(wú)線等方式通信，克服光伏系統(tǒng)陣列監(jiān)測(cè)不足，故障無(wú)法定位等不易管理缺陷，是光伏系統(tǒng)的高端產(chǎn)品。

智能光伏匯流箱概述

智能光伏匯流箱用于連接光伏陣列及逆變器，提供防雷及過(guò)流保護(hù)，并監(jiān)測(cè)光伏陣列的單串電流、電壓及防雷器狀態(tài)、斷路器狀態(tài)。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，為了減少太陽(yáng)能光伏電池陣列與逆變器之間的連線，用戶可以將一定數(shù)量、規(guī)格相同的光伏電池串聯(lián)起來(lái)，組成一個(gè)個(gè)光伏串列，然后再將若干個(gè)光伏串列并聯(lián)接入智能光伏匯流箱，在智能光伏匯流箱內(nèi)匯流后，通過(guò)直流斷路器輸出，與光伏逆變器配套使用從而構(gòu)成完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與市電并網(wǎng)。為了提高系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性，可在智能光伏匯流箱里配置光伏專用直流防雷模塊、直流熔斷器和斷路器等，并設(shè)置工作狀態(tài)指示燈、雷電計(jì)數(shù)器等，方便用戶及時(shí)準(zhǔn)確的掌握光伏電池的工作情況，保證太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)揮最大功效。

對(duì)于大型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，為了減少光伏組件與逆變器之間連接線，方便維護(hù)，提高可靠性，一般需要在光伏組件與逆變器之間增加直流匯流裝置。使用光伏匯流箱，用戶可以根據(jù)逆變器輸入的直流電壓范圍，把一定數(shù)量的規(guī)格相同的光伏組件串聯(lián)組成1個(gè)光伏組件串列，再將若干個(gè)串列接入光伏陣列防雷匯流箱，通過(guò)防雷器與斷路器后輸出，方便了后級(jí)逆變器的接入。

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)今世界最受關(guān)注的新興產(chǎn)業(yè)之一。光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能和半導(dǎo)體電子器件有效地吸收太陽(yáng)光輻射能，并使之轉(zhuǎn)變成電能的直接發(fā)電方式，是當(dāng)今主流的太陽(yáng)能發(fā)電方式。光伏發(fā)電不需要燃料，無(wú)氣體排放，屬于 "綠色"產(chǎn)業(yè)，具有無(wú)污染、安全、長(zhǎng)壽命、維護(hù)簡(jiǎn)單、資源永不枯竭和資源分布廣泛等特點(diǎn)，被認(rèn)為是21世紀(jì)最重要的新能源，可廣泛應(yīng)用于航天、通訊、能源、農(nóng)業(yè)、辦公設(shè)施、交通以及民宅等領(lǐng)域。

值得關(guān)注的是太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的地方往往也是雷擊災(zāi)害損失最慘重的地方。本文針對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏陣列組件數(shù)量極多、布線麻煩、逆變器造價(jià)高、雷擊損失慘重等問(wèn)題提出了智能光伏匯流箱的設(shè)計(jì)方法，具有廣泛的適用性及應(yīng)用前景。

APV-M系列智能光伏匯流箱

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，數(shù)量龐大的光伏電池組件進(jìn)行串并組合達(dá)到需要的電壓電流值，以使發(fā)電效率達(dá)到最佳。APV-M系列智能光伏匯流箱主要作用就是對(duì)光伏電池陣列的輸入進(jìn)行一級(jí)匯流，用于減少光電池陣列接入到逆變器的連線，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性和可維護(hù)性。在提供匯流防雷功能的同時(shí)，還監(jiān)測(cè)了光電池板運(yùn)行狀態(tài)，匯流后電流、電壓、功率，防雷器狀態(tài)、直流斷路器狀態(tài)采集，繼電器接點(diǎn)輸出等功能，并帶有風(fēng)速、溫度、輻照儀等傳感器接口功能供客戶選擇，裝置標(biāo)配有RS485接口，可以把測(cè)量和采集到的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控系統(tǒng)。

內(nèi)部主要元件設(shè)計(jì)智能光伏采集裝置

智能光伏匯流采集裝置是專門應(yīng)用于智能光伏匯流箱，用于監(jiān)測(cè)光伏電池陣列中電池板運(yùn)行狀態(tài)，光伏電池電流測(cè)量，防雷器、直流斷路器狀態(tài)采集，繼電器接點(diǎn)輸出，帶有風(fēng)速、溫度、輻照儀等傳感器接口，裝置帶有RS485接口可以把測(cè)量和采集到的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)上傳。

比起第一代匯流箱，現(xiàn)在的匯流箱技術(shù)已向智能控制型發(fā)展。匯流箱技術(shù)可同時(shí)選配防反二極管，以保證輸出不會(huì)逆流;正負(fù)極都帶直流熔斷器，保證后續(xù)工作元器件的穩(wěn)定運(yùn)行;四級(jí)斷路器分別串聯(lián) 使用，提高電壓保護(hù)等級(jí);自供電技術(shù)的應(yīng)用，使得匯流箱本身成本降低的同時(shí)也降低了對(duì)于獨(dú)立電源的消耗成本;智能數(shù)據(jù)采集裝置，使用戶方便掌握每一路光伏組件的工作狀態(tài)。室外匯流箱箱體采用IP65防護(hù)等級(jí)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

如上圖所示，AGF系列光伏匯流采集裝置是專門應(yīng)用于智能光伏匯流箱，用于監(jiān)測(cè)光伏電池陣列中電池板運(yùn)行狀態(tài)，光伏電池電流測(cè)量，防雷器、直流斷路器狀態(tài)采集，繼電器接點(diǎn)輸出，帶有風(fēng)速、溫度、輻照儀等傳感器接口，裝置帶有RS485接口可以把測(cè)量和采集到的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)上傳。內(nèi)部元器件如下圖所示:

采用高性能元器件，智能化設(shè)計(jì)。智能檢測(cè)單元模塊化穿孔設(shè)計(jì)，安裝簡(jiǎn)單方便，布局美觀;模塊都具有標(biāo)準(zhǔn)的RS485、無(wú)線等通訊接口，標(biāo)準(zhǔn)MODBUS規(guī)約傳送。浪涌保護(hù)器N+1采用國(guó)際或國(guó)內(nèi)知名 產(chǎn)品(例如:DEHN、PHEONIX、CITEL)。直流熔斷器選用國(guó)際或國(guó)內(nèi)熔斷器座與熔芯(例如:BUSSMAN、LITTLEFUSE等)。防反保護(hù)二級(jí)管也均采用國(guó)內(nèi)國(guó)際知名品牌

產(chǎn)品特點(diǎn)

測(cè)量元件采用霍爾傳感器，隔離測(cè)量可接受正極或負(fù)極匯流測(cè)量方式可選電壓功能，最高測(cè)量電壓DC1kV提供外部傳感器輸入接口標(biāo)配單路RS485接口多種供電方式可選擇

產(chǎn)品功能

光伏電池串開(kāi)路報(bào)警，狀態(tài)檢測(cè)帶開(kāi)關(guān)量輸入，用于采集直流斷路器、防雷器等元件的動(dòng)作狀態(tài)帶繼電器輸出，可以設(shè)定為點(diǎn)動(dòng)方式，用于驅(qū)動(dòng)直流斷路器的自動(dòng)分合閘提供溫度、輻照、風(fēng)速等類型傳感器輸入接口可輸出DC24V電源給外部傳感器供電就地?cái)?shù)碼管循環(huán)顯示每通道的輸入電流，并具有自動(dòng)關(guān)閉節(jié)能顯示模式RS485接口，支持Modbus RTU通訊協(xié)議，通訊地址、波特率、數(shù)據(jù)方式都可自由設(shè)定

技術(shù)參數(shù)

防雷器

匯流箱輸出端應(yīng)配置防雷器，正極、負(fù)極都應(yīng)具備防雷功能。規(guī)格應(yīng)滿足如下要求:

a) 最大持續(xù)工作電壓(Uc): Uc>1.3Uoc(STC)

b) 最大放電電流(Imax): Imax (8/20): ≥40kA ，標(biāo)稱放電電流In: In (8/20): ≥20kA

c) 電壓保護(hù)水平(Up): Up 是在標(biāo)稱放電電流In 下的測(cè)試值，具體應(yīng)用要求見(jiàn)下表

d) 防雷器應(yīng)具有脫離器和故障指示功能。

保險(xiǎn)絲

在任何電力系統(tǒng)中，保險(xiǎn)絲被用來(lái)保護(hù)電子器件免受過(guò)電流的危害，如果不加保護(hù)，此過(guò)電流有可能導(dǎo)致電子器件失靈、過(guò)熱、損壞甚至起火。如果保險(xiǎn)絲等級(jí)過(guò)大，無(wú)法提供保護(hù)功能，如果過(guò)小，則無(wú)法正常工作。因此在選擇保險(xiǎn)絲時(shí)，需要根據(jù)光伏組件的額定等級(jí)以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求而定。

保險(xiǎn)絲的最小等級(jí)可由光伏組件的短路電流計(jì)算而得，如果當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)沒(méi)有特殊要求，建議系統(tǒng)中使用的保險(xiǎn)絲及接線的額定值需要滿足最小1.56倍的Isc取值。

根據(jù)以上說(shuō)明，假設(shè)匯流箱所配的保險(xiǎn)絲等級(jí)為1000V/16A，因此計(jì)算出每路光伏組件的最大短路電流為16/1.56=10.25A。因?yàn)槿劢z根據(jù)用戶需要選配，因此以上的16A 僅為示例，若匹配其他等級(jí)的熔絲，用戶需要與以上說(shuō)明進(jìn)行核對(duì)，以確定是否滿足要求。

光伏匯流箱設(shè)計(jì)安裝注意事項(xiàng)

光伏匯流箱設(shè)計(jì)的一般正常使用環(huán)境條件為:

a) 使用環(huán)境溫度:-25℃~+55℃(無(wú)陽(yáng)光直射);相對(duì)濕度≤95%，無(wú)凝露;

b) 符合GB 7251.1中6.1.2.3 中污染等級(jí)≤3 的規(guī)定;

c) 海拔高度≤2000m;

d) 無(wú)劇烈震動(dòng)沖擊, 垂直傾斜度≤5º;

e) 空氣中應(yīng)不含有腐蝕性及爆炸性微粒和氣體。

白天安裝光伏組件時(shí)，應(yīng)用不透光的材料遮住光伏組件，否則在太陽(yáng)光下，光伏組件會(huì)產(chǎn)生很高的電壓，可能導(dǎo)致電擊危險(xiǎn)。

保險(xiǎn)絲承受來(lái)自逆變器和光伏陣列的高壓。嚴(yán)禁在工作時(shí)觸碰保險(xiǎn)絲。檢查和更換保險(xiǎn)絲前必須將直流斷路器斷開(kāi)，但注意此時(shí)直流斷路器的所有端子仍會(huì)有高壓，必須更換與原型號(hào)相同等級(jí)的熔絲。

光伏發(fā)電和其它可再生能源的資源不受限制，取之不盡，用之不竭。可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用，可以節(jié)約常規(guī)能源，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用有助于改善電網(wǎng)質(zhì)量，加強(qiáng)電網(wǎng)的調(diào)峰能力，抗災(zāi)害能力和電網(wǎng)的延伸能力，是未來(lái)中心電站向分布式電站模式過(guò)渡的必不可少的組成部分。

光伏并網(wǎng)發(fā)電在城市中的大規(guī)模應(yīng)用，有利于提高全民的能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)意識(shí)，提高政府和民眾對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的認(rèn)知度和認(rèn)同度。

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，數(shù)量龐大的光伏電池組件進(jìn)行串并組合達(dá)到需要的電壓電流值，以使發(fā)電效率達(dá)到最佳。APV-M系列智能光伏匯流箱 主要作用就是對(duì)光伏電池陣列的輸入進(jìn)行一級(jí)匯流，用于減少光電池陣列接入到逆變器的連線，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性和可維護(hù)性。在提供匯流防雷功能的同時(shí)，還監(jiān)測(cè)了光電池板運(yùn)行狀態(tài)，匯流后電流、電壓、功率，防雷器狀態(tài)、直流斷路器狀態(tài)采集，繼電器接點(diǎn)輸出等功能，并帶有風(fēng)速、溫度、輻照儀等傳感器接口功能供客戶選擇，裝置標(biāo)配有RS485接口，可以把測(cè)量和采集到的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控系統(tǒng)。

中文名稱:光伏匯流采集裝置

英文名稱:Pvstation intelligent confluence acquisition device

定 義:專門應(yīng)用于智能光伏匯流箱，用于監(jiān)測(cè)光電池陣列中電池板運(yùn)行狀態(tài)，光電池電流測(cè)量，匯流箱中防雷器狀態(tài)采集、直流斷路器狀態(tài)采集、繼電器接點(diǎn)輸出、帶有風(fēng)速、溫度、輻照儀等傳感器接口，裝置帶有RS485接口可以把測(cè)量和采集到的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)上傳。