Feldtest: Wechselrichter-Trennschalter nicht wirksam gegen Feuer

Im Rahmen des globalen Netto-Null-Kohlenstoff-Ziels ist die Sicherheit von Kraftwerken von großer Bedeutung. Seitdem Wechselrichterhersteller in diesem Jahr sukzessive Wechselrichter mit DC-Schutzschaltern auf den Markt gebracht haben, haben verschiedene Experten der Branche die Schutzfähigkeit und Standardkonformität von DC-Seitenschaltern diskutiert und unterschiedliche Meinungen geäußert. Im Folgenden finden Sie entsprechende Berichte aus verschiedenen Medien:

Die Debatte konzentriert sich auf die Frage, ob Sicherheit nur mit Trennschaltern ohne zusätzliche Schutzeinrichtungen wie Sicherungen oder Leistungsschalter im Rahmen des Systemdesigns erreicht werden kann.mehr als 2 Zugangsstränge in einem einzigen MPPT „. Auf dem heutigen Markt werden solche Produkte in praktischen Kraftwerken eingesetzt. Wie sieht es mit der tatsächlichen Schutzkapazität aus? Der Autor hat vor Ort Rückwärtsverbindungs- und Rückflusstests durchgeführt, um die Sicherheitsleistung des Systems zu überprüfen.

Während des eigentlichen Baus, der Installation, des Betriebs und der Wartung kommt es bei Wechselrichtern häufig zu Verpolungen, falschen Anschlüssen und Kurzschlüssen, die leicht zu Sicherheitsrisiken führen können. Daher ist die Systemschutzfähigkeit der Geräte von entscheidender Bedeutung.

Jeder MPPT der ausgewählten Ausrüstung war mit fünf PV-Modulsträngen verbunden, und der Einzelstrangstrom vor Ort betrug fast 20 A. Ein Gerätestrang wurde für den umgekehrten Anschlusstest der positiven und negativen Elektroden ausgewählt. Nach umgekehrter Verbindung bildete dieser Strang mit den anderen 4 Strängen eine Schleife, in der der Strom dann zu diesem Strang zurückfloss und einen Rückflussstrom von 70 A bildete.

Schaltplan des String-Reverse-Connection-Tests

Nachdem der erste Test ausgelöst wurde, ergriff der Trennschalter Schutzmaßnahmen, löste jedoch nach 240 ms aus, was von der vom Hersteller angegebenen Abschaltfähigkeit von 15 ms abweicht.

Nachdem der zweite Test ausgelöst wurde, löste der Trennschalter nicht aus, der Schutz versagte und der Rückflussstrom war immer vorhanden, was zu einem starken Temperaturanstieg der Module in den entsprechenden Strings führte. Und die Diodentemperatur eines Moduls überstieg 150 °C und platzte sofort, was eine große Brandgefahr darstellt.

Derzeit befinden sich die meisten Kraftwerke in komplexen Umgebungen. Aufgrund der großen Verlegefläche von PV-Modulen in Kraftwerken gibt es oft viele Faktoren wie ungleichmäßige Beleuchtung, Verdeckung, Alterung der Module usw. Eine inkonsistente Beleuchtung oder Stromerzeugung jedes Moduls könnte leicht zu einem Spannungsunterschied im String führen. was zu einem Stromrückfluss führen würde. Wenn das System nicht wirksam geschützt wird, kann dies zu Sicherheitsrisiken führen.

Daher wurde einer der Wechselrichterstränge für die Durchführung des Rückflusstests ausgewählt, sodass ein Modulstrang einen bestimmten Spannungsunterschied zu den anderen 4 Strings im selben MPPT aufrechterhielt, was dazu führte, dass Strom von den anderen 4 Strings zum Fehler zurückfließt String und der Stromrückfluss erreicht 30A. Unter den oben genannten Bedingungen wurden drei Testrunden durchgeführt.

Schaltplan des String-Rückflusstests

Nachdem die ersten beiden Tests ausgelöst wurden, ergriff der Trennschalter Schutzmaßnahmen, löste jedoch nach 250 ms aus, was deutlich von der vom Hersteller angegebenen Abschaltfähigkeit von 15 ms abweicht.

Nachdem der Fehler im 3. Test aufgetreten war, löste der Trennschalter nicht aus, der Schutz versagte und die Temperatur der entsprechenden Module und Schaltkreise stieg stark an, wobei die Modultemperatur innerhalb einer Minute um 49 °C (auf 76,8 °C) anstieg. Wenn die Verbindung nicht rechtzeitig getrennt werden könnte, würde die Temperatur weiter ansteigen, was dazu führen könnte, dass die Module Feuer fangen und durchbrennen.

Diese Tests zeigen, dass der Trennschalter keinen wirksamen Schutz bieten kann, wenn ein MPPT an mehr als zwei Modulstränge angeschlossen ist und Schäden, Brände oder sogar ein größeres Risiko für die Module verursachen kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Trennschalter als redundanter Schutz zur Verbesserung der Systemsicherheit eingesetzt werden können, jedoch nicht als notwendige Schutzeinrichtung für das System und können die in der Norm festgelegten Sicherungen oder Leistungsschalter nicht ersetzen. In einem System, in dem mehr als zwei Zugangsstränge in einem MPPT vorhanden sind, müssen Überstromschutzvorrichtungen wie Sicherungen oder Leistungsschalter bereitgestellt werden, die den Standardanforderungen entsprechen. Sicherheitsfragen müssen ernst genommen werden.

Hinweis: Der Artikel basiert auf Beiträgen eines globalen Wechselrichterunternehmens.