相比集中式、集散式方案,当前部分厂家的组串式电站方案未使用熔丝。组串式方案最多2串组件并联,即使有一串发生短路故障,反灌电流最大不会超过10 A,所以较安全,无需熔丝进行保护。
图4 组串式光伏组件故障时的电流流向
2 熔丝在光伏应用中存在的问题
笔者走访了大量电站,发现熔丝在每个电站都存在一些问题,本文主要从熔丝的安全风险和熔丝失效造成的损失等方面进行分析。
2.1 熔丝增加了直流节点,埋下安全隐患
集中式1 MW需使用熔丝400个,每个熔丝与熔丝盒夹片之间有2个接触点,每个熔丝盒与接线有2个接触点。所以每个熔丝将有4个接触点,集中式因使用了熔丝就有1600个直流节点。熔丝盒对线缆可靠安装要求高,现场实际不容易做到,经常出现接触不良的现象,引起烧毁或直流拉弧,是汇流箱着火的主要原因。
图5 直流汇流箱着火
图6 熔丝接线不良引发的烧毁着火案例
图7 熔丝与底座接触不良
图8 熔丝安装质量堪忧,一段时间后肯定会发热烧毁
2.2 熔丝在低倍过载时,熔断慢,发热高,存在着火风险
熔丝的保护原理是利用金属的热熔特性,这一特性决定了熔丝的熔断时间与过电流的大小呈反时限的关系,电流越大,其熔断时间越短,电流越小,其熔断时间越长。电池板的电流受天气影响,大小不可控制,当熔丝处在小电流过载时,其熔断时间将变得很长,在这种“将断未断”的情况下,熔丝将处于一个非常高温的热平衡状态。这么高的温度将破坏线缆和熔丝盒的绝缘,最终引发着火事故。
图9 熔丝发热使熔丝盒烧毁
另外,部分熔丝在熔断时会出现喷弧现象,电弧温度非常高,会使相邻的塑料元件、线缆绝缘等着火。
图10 熔丝熔断时喷弧烧毁相邻元件