1 光伏直流匯流箱結(jié)構(gòu)和原理

光伏直流匯流箱是指將光伏組串連接并配有必要的保護(hù)器件，實(shí)現(xiàn)光伏組串間并聯(lián)的箱體。由于光伏直流匯流箱布置在戶外，一般要求防護(hù)等級在IP65以上。

圖1是光伏直流匯流箱的一次原理圖。光伏直流匯流箱組串輸入側(cè)一般采用熔斷器作為保護(hù)器件，輸出側(cè)采用直流斷路器作為保護(hù)器件，在直流母排上加裝防雷器。

2 熔斷器的選擇

對于熔斷器的選擇，我國規(guī)范尚不健全。這里參考《美國國家電氣規(guī)范》(NEC，2011版)690.35（B）條，對于浮地系統(tǒng)(我國的光伏直流匯集系統(tǒng)一般采用浮地的方式)，組串的正、負(fù)極均安裝熔斷器。因?yàn)楣夥绷鲄R集系統(tǒng)的短路電流主要由光伏組件提供，不像交流系統(tǒng)那么大，因此光伏直流匯流箱的熔斷器應(yīng)選擇能適應(yīng)這一特點(diǎn)的光伏專用熔斷器。

2.1 短路電流

假設(shè)光伏直流匯流箱的匯集路數(shù)為n路，每一路的短路電流為Isc(Isc為STC條件下組件的短路電流)，則當(dāng)某一組串的正負(fù)極短路時(shí)(見圖2)，流過該組串熔斷器的短路電流為(n-1)*1sc，比如，光伏直流匯流箱的路數(shù)為24路，某一組串發(fā)生短路時(shí)，流入該組串熔斷器的電流為23Isc。

2.2 熔斷器的選擇

熔斷器的額定電壓一般不應(yīng)低于1500V/1000V（IEC）。熔斷器的額定電流一般應(yīng)不小于1.56Isc，并不大于組件廠家允許的最大熔斷器額定電流。

之所以這樣選擇1.56Isc,是根據(jù)《美國國家電氣規(guī)范》(NEC，2011版)690.8(A)條的規(guī)定。該規(guī)定假設(shè)組件最大電流是Isc的125%，其原因是在某種云覆蓋的條件下，云相當(dāng)于放大鏡，光照強(qiáng)度比STC對應(yīng)的輻照度(1000W/m2)可高出25%。二是美國國家電氣規(guī)范(NEC，2011版)690.8（B）條，要求熔斷器必須能承受125%的組件最大電流。最終結(jié)果是，斷路器的額定電流按照125%的1sc的125%選擇，即為156%1sc。

3 直流斷路器的選擇

若干組串并聯(lián)后，一般通過直流斷路器作為保護(hù)器件，經(jīng)過直流斷路器后輸出。直流斷路器一般采用4P直流斷路器、每兩極串聯(lián)作為一極的方式，以達(dá)到1500V/1000V的耐壓水平（現(xiàn)階段許多廠家陸續(xù)推出3P直流斷路器，采用2個(gè)正極端子串聯(lián)以2P+/1P-方式輸出，以減少殼架體積，降低設(shè)備成本）。直流斷路器的額定電流亦按照1.56Isc選擇。

4 防雷器的選擇

光伏直流匯流箱輸出端應(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:

1）最大持續(xù)工作電壓Uc：Uc＞1.3Uoc(STC)。

2）最大放電電流Imax：1max(8/20)≥40kA，標(biāo)稱放電電流In:I(8/20)≥20kA。

3）電壓保護(hù)水平Up，Up是在標(biāo)稱放電電流I。下的測試值，具體應(yīng)用要求見表1。

4）防雷器應(yīng)具有脫離器和故障指示功能。

可以采用兩只低電壓的防雷器串聯(lián)來提高電壓等級，但兩只串聯(lián)防雷器的保護(hù)水平之和應(yīng)小于4kV。

5監(jiān)視裝置

為方便用戶及時(shí)準(zhǔn)確地掌握光伏組串的工作情況，保證太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)揮最大功效，光伏直流匯流箱中一般裝有監(jiān)視裝置。監(jiān)視裝置可監(jiān)測每個(gè)輸個(gè)回路的電流、直流母排的電壓和防雷器的工作狀態(tài)。監(jiān)視裝置一般建議采用自供電的方式，以避免大范圍、長距離供電的問題。監(jiān)視裝置一般采用485通信方式【總線串行接口通訊，RS485最大傳輸速率為10Mbps，最大傳輸距離為1500m，其邏輯特性表示為：邏輯“1”以兩線間的電壓差+（2~6V表示）；邏輯“0”以兩線間的電壓差-（2~6V表示），接口電平一般比末端底以保護(hù)電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可與TTL電路連接】，為防止從通信線中將感應(yīng)雷引起的過電壓引人到光伏直流匯流箱中，要求在光伏直流匯流箱的485接口安裝信號防雷器，并且通信線應(yīng)采用鎧裝屏蔽或穿鋼管敷設(shè)的方式。