我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在光伏組件的標(biāo)簽上都會(huì)標(biāo)注有“series fuse”或“Maximum Series Fuse“一項(xiàng)，即與組件串聯(lián)的熔斷器的最大電流等級(jí)。

圖2 組件背后技術(shù)參數(shù)標(biāo)簽上標(biāo)明的串聯(lián)熔斷器的最大電流等級(jí)

根據(jù)表3可知，由于光伏電池板制造工藝的不同，導(dǎo)致短路電流的差異性很大。所以在選擇過(guò)電流保護(hù)裝置時(shí)，由于熔斷器的電流等級(jí)具備以下額定電流等級(jí)：

1，2，3，4，5，6，7，8，10，12，15，16，20，25，30，35，40，45，50，60，70，80，90，100，110，125，150，

175，200，225，250，300，350，400，450，500，600A一共37個(gè)電流等級(jí)(注：實(shí)際可以有更多的額定電流等級(jí)，20A及以下常用于直流匯流箱內(nèi))非常符合光伏電池組件的電流特性[ 請(qǐng)參考“深入淺出理解光伏直流系統(tǒng)(一)”]，既保證了能夠順利通過(guò)自身線路產(chǎn)生的短路電流，又能夠非常快速有效地切除其他并聯(lián)電池串的反向電流。并且熔斷器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠性高，價(jià)格合理，所以成為了歐美地區(qū)光伏直流系統(tǒng)占據(jù)壓倒性優(yōu)勢(shì)的過(guò)電流保護(hù)裝置。各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的組件制造商都會(huì)在標(biāo)簽上都會(huì)標(biāo)注有“series fuse”或“Maximum Series Fuse“一項(xiàng)。

第三部分 熔斷器在整個(gè)光伏系統(tǒng)的使用位置和種類

在歐美國(guó)家熔斷器在整個(gè)光伏系統(tǒng)的使用位置一般有如下幾個(gè)位置，我們以ABB公司(收購(gòu)Power One后，世界排名第二)在北美市場(chǎng)的逆變器為例：

1. 直流匯流箱進(jìn)線側(cè)：保護(hù)光伏電池組串(gPV級(jí)熔斷器，IEC標(biāo)準(zhǔn)為60269-6)

2. 集中式逆變器直流進(jìn)線側(cè)DC fuses for DC input connections：保護(hù)直流側(cè)進(jìn)線連接(gPV級(jí)熔斷器)

3. 集中式逆變器內(nèi)部模塊保護(hù)Inver DC fuse：保護(hù)逆變器模塊(aR級(jí)熔斷器，IEC標(biāo)準(zhǔn)為60269-4)

4. 集中式逆變器內(nèi)充電接觸器的熔斷器保護(hù)Charging circuit fuses：預(yù)充電回路接觸器保護(hù)(gPV級(jí)熔斷器)

5. 接地故障報(bào)警檢測(cè)GFPD，Ground Fault Protection Device：用于接地故障報(bào)警(gPV級(jí)熔斷器)

6. 集中式逆變器交流側(cè)AC fuses：保護(hù)逆變器模塊和交流側(cè)主線路電器(aR級(jí)熔斷器)

其中aR和gPV級(jí)熔斷器是熔斷器的種類。共計(jì)6個(gè)位置，熔斷器的使用可以說(shuō)是承擔(dān)了匯流箱和逆變器幾乎全部直流側(cè)的過(guò)電流保護(hù)和大部分交流側(cè)的過(guò)電流保護(hù)，在樣本中ABB公司僅在100kW逆變器機(jī)型上使用了直流斷路器(型號(hào)為S804PV-S80)，在低壓電器的選型上頗耐人尋味。在表4中作者列舉了常見的熔斷器種類，從使用位置來(lái)看，可以得知熔斷器在集中式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中是電力電子線路保護(hù)的主力軍。從歐美地區(qū)大面積和長(zhǎng)時(shí)間的使用情況來(lái)看，只要能夠正確選用熔斷器，不但能長(zhǎng)期穩(wěn)定保護(hù)整個(gè)電氣系統(tǒng)內(nèi)的元器件，更能有效保護(hù)集中式逆變器本身。若想了解更多的信息可以參考上一篇拙作中作者統(tǒng)計(jì)的歐美各國(guó)世界排名靠前的集中式逆變器廠家(ABB， Schneider Electric，Eaton，KACO等)的低壓電器選型情況。

表4. 常見熔斷器的使用類別

第一個(gè)小寫字母指示了熔斷器的分?jǐn)喾秶?/p>

※“g”代表全范圍分?jǐn)嗄芰θ蹟囿w，意指該熔斷體能夠分?jǐn)鄰淖钚∪刍娏髦敝疗浞謹(jǐn)嗄芰Φ乃羞^(guò)電流。全范圍分?jǐn)嗄芰θ蹟囿w能用作為單獨(dú)的保護(hù)器件。

※ “a”代表部分范圍分?jǐn)嗄芰θ蹟囿w，意指該熔斷體只能夠分?jǐn)嗥漕~定電流的某個(gè)倍數(shù)的高電流。部分范圍分?jǐn)嗄芰θ蹟囿w設(shè)計(jì)成只能用于短路保護(hù)，因此可用于與其它提供過(guò)流保護(hù)的器件的組合。它們也常用作其它有較低分?jǐn)嗄芰Φ拈_關(guān)器件(如接觸器或斷路器)的后備保護(hù)。

第二個(gè)及以后的大寫字母指示了特性，即標(biāo)明使用類別，定義了應(yīng)用范圍。

專題：gPV級(jí)熔斷器概念的提出

gPV既可以認(rèn)為是用于光伏直流系統(tǒng)的普適性熔斷器(general purpose fuse for photovoltaic applications)，也代表了其是全范圍分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥鳌?/p>

這一類的熔斷器的概念是隨著IEC 60269-6標(biāo)準(zhǔn)的提出而誕生的，在此之前歐洲地區(qū)曾采用gR作為直流側(cè)的保護(hù)用熔斷器，gPV級(jí)熔斷器的概念提出后，gR熔斷器在光伏直流側(cè)的位置被取代。美國(guó)UL2579標(biāo)準(zhǔn)(Fuses for Photovoltaic Systems)最初在2007年12月份提出。這些標(biāo)準(zhǔn)的提出是基于熔斷器的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)UL248之上，結(jié)合光伏系統(tǒng)的特點(diǎn)(在2011年就提出了光伏熔斷器電壓可以用于高達(dá)DC1500V的光伏系統(tǒng))，規(guī)定了更多符合光伏線路保護(hù)特點(diǎn)的試驗(yàn)要求。

總結(jié)下來(lái)，光伏系統(tǒng)保護(hù)用熔斷體(gPV級(jí)熔斷器)用于直流電路應(yīng)滿足如下要求：

(1)額定分?jǐn)嗄芰χ辽贋?0kA。

(2)約定不熔斷電流Inf為1.13In，約定熔斷電流If為1.45In(UL標(biāo)準(zhǔn)If為1.35In)。

(3)額定電流驗(yàn)證以3000個(gè)電流循環(huán)進(jìn)行。

(4)增加可接受的熱感應(yīng)漂移水平驗(yàn)證和在50℃條件下的功能驗(yàn)證，且熔斷體的約定電流和分?jǐn)嗄芰υ囼?yàn)在可接受的熱感應(yīng)漂移水平驗(yàn)證后進(jìn)行。

其中電流循環(huán)測(cè)試就是針對(duì)光伏現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工程環(huán)境下不斷變化的溫度和電流負(fù)荷，保障了gPV級(jí)熔斷器長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行。而且標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的只是最低的要求，從實(shí)際使用上來(lái)看，歐美地區(qū)的熔斷器在現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)非常穩(wěn)定與可靠。

另外，gPV級(jí)熔斷器在預(yù)報(bào)整個(gè)光伏直流系統(tǒng)的接地故障中貢獻(xiàn)非常大，2013年美國(guó)的圣地亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室就選取了共8家熔斷器制造商的gPV熔斷器，如：Cooper-Bussman PV-10A10F、Mersen HPM6M 600V、LittelFuse KLKD、Socomec 1000V 10*38gR、ABB E9F gPV10*38mm、Hill Technical 10*38mm、SIBA URZ-DMI 10*38mm和Df Electric 600VDC 10*38mm作為研究對(duì)象，深入地研究了接地故障報(bào)警(GFPD)的敏感度問(wèn)題。

那么gPV級(jí)熔斷器在時(shí)間電流曲線上和別的熔斷器有什么區(qū)別呢?圖3表明了gPV級(jí)熔斷器相應(yīng)速度非常快，在進(jìn)入1.45In(UL標(biāo)準(zhǔn)If為1.35In)的熔斷電流范圍內(nèi)就開始熔斷，保證在直流環(huán)境下，系統(tǒng)短路故障電流較低的情況下也能夠迅速有效地分?jǐn)喽搪冯娏鳌?/p>