第四部分 熔斷器的選用

熔斷器選用大致可以從兩個方面入手，首先是外形方面，如光伏系統常見的有匯流箱內使用的10.3*38mm或14*65mm圓柱形熔斷器。集中式逆變器普遍使用的是刀型觸頭管狀熔斷器(又叫NH型熔斷器，NH是德文—Niederspannungs Hochleitungs 低壓高分斷能力的縮寫，英文縮寫為HRC)。

然后要根據光伏系統的電氣參數進行正確選擇，可以按照如下問題考慮，

1. 熔斷器工作在直流(DC)還是交流(AC)的工作環境?

2. 系統電壓多少?(600V，1000V還是1500V)

3. 額定工作電流多少?

4. 預期的短路電流多大?(分斷能力要求至少達到多少kA)

5. 是否需要降容?

專題：如何正確選擇匯流箱進線側的gPV級熔斷器？

光伏熔斷器額定電壓等級的確定：

Un≥1.2Uoc(STC)

注：根據NEC690.7的規定，若光伏系統需要在零下40攝氏度以下的溫度運行，應將系數1.2提升為1.25

光伏熔斷器安培等級確定五步走：

STEP1. 判定最大線路電流

對于光伏線路輸出的最大電流Imax根據NEC 690.8(A)(2)，應該按照并聯在一起的各個組串的電流的最大值來計算，公式如下(以n串為例)：

Imax=(Isc1+ Isc2+ Isc3+…+ Iscn)*1.25

STEP2. 判定名義上的熔斷器安培等級

NEC690.8(B)(1)(a)規定考慮過電流保護裝置保險系數時不能低于125%，換句話說就是過電流保護裝置不能再其名義安培等級下超過80%范圍內持續工作(1/0.8=1.25，125%)。

In= Imax*1.25

In= Imax*1.25= (Isc1+ Isc2+ Isc3+…+ Iscn)*1.25*1.25

≈(Isc1+ Isc2+ Isc3+…+ Iscn)*1.56

STEP3. 如有必要，需要對超出的正常工作范圍的極端環境進行降容處理

Irated= In/Kf

(Kf為降容系數)

圖4.CH10*38降容系數表

STEP4. 確定熔斷器的電流等級

Irated 通常情況下不是正好等于熔斷器的標準電流等級，應該按照就大不就小的原則確定屬于標準電流等級的熔斷器。

匯流箱內使用的熔斷器電流等級有如下安培數：

1，2，3，4，5，6，7，8，10，12，15，16，20，25。

STEP5. 驗證熔斷器保護的電纜

最后需要驗證選取的標準電流等級的熔斷器安培數小于或等于選取的電纜導體的安培等級，若不符合要求處于安全考慮需要將電纜的線徑提升。

總結：光伏熔斷器安培等級確定五步驟的結論公式：

I rated=Isc*1.56/Kf

注：

1. 若熔斷器安裝的環境溫度可能超過40℃，考慮將其安裝到陰涼處，盡量避免陽光直射。這將 減輕熔斷器的受熱程度，對于溫度引起的降容將不用再考慮。

2. 如果溫度無法避免的超過40 ℃，請接著考慮高溫的持續時間。如果熔斷器暴露在高溫的持續時間不超過2小時，對于溫度引起的降容也不用再考慮。

3. 如果需要降容，可以按照熔斷器制造廠提供的降容系數表進行考慮。

4. 在戶外現場的匯流箱工作溫度可達50 ℃，若被陽光直射的話，內部溫度會達到或超過55-60 ℃，這時候就需要考慮到降容。經過降容考慮的熔斷器的安培等級可能會更高但這個電流等級(在寒冷環境下的)不要超過電纜的安培等級和組件背面標注的熔斷器安培等級。

第五部分 熔斷器的限流特性

具備限流特性(Current-limiting Fuse)可以說是熔斷器在過電流保護方面能夠脫穎而出的重要因素。這一概念或許讓人感到迷惑，過電流保護裝置動作后，電路斷開，線路中的電流自然達到了零點。但是其實限流特性指的是面對故障電流，過電流保護裝置到底能夠多快才能動作。即短路故障發生時，線路會在很短的時間內達到電流的峰值。如果過電流保護裝置能夠非常快的動作將嚴格限制線路內的故障電流使其達不到峰值，，從而有效地保護了系統中的電器元件。而斷路器要做到這一點，價格會非常昂貴。

Non-current limiting current-limiting

圖5.不具限流特性(Noncurrent-limiting)與限流特性(Current-limiting)的過電流保護電器的區別

感悟

國內低壓電氣工程界的前輩任元會先生(《工業與民用配電設計手冊》作者，參加注冊電氣工程師考試的朋友們一定不會對這本書感到陌生)在2003年撰寫的《低壓熔斷器和斷路器的比較和應用》一文開篇中這樣描述道：“都什么年代了，還使用熔斷器!”“熔斷器已經過時了!“這話似乎很有道理，但又是一個實際面對的技術問題。(《低壓電器》2003 No.5)。正如任老文中指出的那樣，在低壓配電系統保護電器的應用中，只有正確和全面的認識，才能合理地選用保護電器。

當得知美國的登月探測車(以太陽能電池板作為電源)和阿帕奇武裝直升機電氣系統采用的過電流保護裝置就是熔斷器后，在吃驚之余，深感對這一低壓電器的正確認識或許才剛剛開始。