直流断路器-高电压直流断路器

环境温度如果参 考UL489B的50° 时，请参看样本 中符合UL489B标
准相关产品
GM5R-400 PV 4TM 800A DC1500V
北京人民电器厂有限公司 6
特色产品介绍
3
高性能微型断路器 —--G32PV（光伏专用直流顺、逆双向保护）
光伏系统应用的安全方案
G32PV是参照美国UL 489B标准为满足光伏系统的要求而专门研发制造的直流断路器；比欧共体标准更加严格。
北京人民电器厂有限公司 4
光伏方案介绍
2
针对光伏汇流箱的工作需求和现有元件的缺陷北京人民电器厂有限公司开发了针对性产品和 提供了全部采用断路器和隔离开关解决方案。
汇流箱系统方案图
光伏串逆电流保护专用断路器
G32PV
GM5R-PV/GM5G-PV
GM5/G-125PV
汇流箱系统方案 汇流箱方案保护电器选择关注点：
● 50个高低温循环，每个循环 包括15分钟的-40℃低温与紧接着的15 分钟的+90℃ 高温（任意适当的温度
变化率）。在50个循环结束后，试品 将在室温下23℃±3℃保护至少3个小 时。当在室温下放置3h后，断路器将进
行 UL489 7.1.2.2条中的200%的校准电 流试验，脱扣时间应不超过UL489 表 7.1.2.2.1中的要求的允许范围
逆变器
GM5R-800 PV 4TM 630A DC1000V GM5R-800 PV 4TM 800A DC1000V
3000米（海拔） G32 PV K 10A DC1200V GM5G-125 PV 4 125A DC1250V GM5G-250 PV 4 250A DC1250V GM5R-250 PV 4TM 225A DC1250V GM5R-400 PV 4TM 315A DC1250V GM5R-800 PV 4TM 630A DC1250V GM5R-800 PV 4TM 800A DC1250V
北京人民电器厂有限公司 5
2
光伏方案介绍
1、熔断器方案与G32PV使用对比 对比项目
使用对比 熔断器
断路器
产品外形
故障显示 日常维护 误操作 特性参数 特性参数检测
不直观 复杂 易出现误操作危害操作者 会改变 不可检测
直观显示 简单
无误操作的可能 不会改变
可随时检测
GM5-125PV直流断路器/隔离开关特点：
c、 由于熔断器受环境温度和湿 度的影响较大，熔断时间离散性大；
d、 无状态指示 熔断器是否正常工作无状态指示， 造成维修麻烦和造成安全事故。
缺陷之四、用基准温度为30℃的直流断路器作为光伏用直流断路器
光伏用直流电器元件，如用基准温 度为30度工业级/民用级将会产生：
1、不符合UL489B标准； 2、不符合现场实际最高工作温度； 3、过载脱扣器受热误动：如光伏 现场温度达到50℃时，此时断路器过
逆电流最大电流是：
Ir=（nsp-1）*Isc 其中 Ir 最大逆电流
nsp 并联的光伏串数量 Isc 光伏模块/光伏串的短路电流
缺陷之三、熔断器作为保护元件
a、 电弧灼伤人体 如在汇流箱里，正常拨插熔断器 时，应先将总汇流电器切除，再拨插熔 断器。而现场先拨插熔断器的现象经常 发生，导致高压的直流电弧直接喷向操 作人员而灼伤，酿成人身安全事故。 b、 误动作： 熔断器本身设计上的缺陷，熔体的 老化现象 ① 无冶金效应的熔体老化现
更小体积
每极宽度只有18mm DIN导轨安装，可大大节省空间
更高电压
额定电压高达1200VDC 额定持续工作电流高达32A
更高基准温度
基准温度高达+50°C 符合UL 489B标准
G32PV（光伏串保护）
直流侧光伏专用微型断路器 光伏专用微型断路器G32PV系列是专门为光伏系统研发制造。对于故障光伏串产生的反向电流以及故障逆变器反馈的交流再生负载， G32PV可为模块和线路提供可靠保护。
G32PV在研发过程中，已考虑到光伏系统的严格要求
●为成本密集型的系统元件提供最佳保护 ●能够运行在更宽的温度范围内 ●可满足光伏串的电压和电流要求 ●可带载有选择性地断开光伏串 ●采用DIN导轨安装，安装便捷 ●适用于全球各类汇流箱
北京人民电器厂有限公司 7
3
特色产品介绍
光伏发电直流测保护配电方案图 光伏电池出口保护电器
象：由于熔断体反复负载使熔体受到加 热和冷却的循环；
② 产生热膨胀和冷却收缩，使熔 体受到机械应力，引起熔体金属材料晶 格粗化、扭曲；
③ 导致电阻率增加而使特性变 坏；
④ 有冶金效应的熔体老化现象： 有冶金效应的熔体，不仅受到上述的老 化影响；由于熔体通过电流时温度的增
加，还会使熔体材料的分子溶解到溶剂 中去；产生合金现象，改变了熔点，而 使特性变坏；
1
光伏产品现状与理论分析
应用在光伏系统里的部分直流电器元件存在的缺陷
缺陷之一、DC500V以上直流电器需多级串联
现在一些光伏直流元件（断路 器、隔离开关）制造商，说明书只规定 了多极外部极间串联方式（按国家标准 温升试验方法为：极与极之间要串联4 米符合额定电流截面积的铜导线），而 不规定串联极间的导体的截面积和长 度，这会导致以下缺陷：
的额定电流值应符合 1.25*Isc≤In≤2*Isc
Isc：光伏模块/光伏串的短路电流 根据试验得知：直流微型断路器用 短导体连接将会产生25%以上的降容系 数。 直流塑壳断路器用短导体连接将会 产生30%以上的降容系数。
缺陷之二、用有极性（顺向）保护的直流断路器替代无极性（可逆）保护的直流断路器
符合UL 489B性能的要求
● 按照多极光伏断路器、隔 离开关制造商的说明书进行接线（应 规定多极串联时导线的截面积和长 度）。
● 额定电压在601~1000V的光伏 Байду номын сангаас路器，应按照UL489断路器100%额定值 进行试验。
● 多极光伏断路器或开关的每 个极应单独进行试验；
符合 UL 489B极端环境循环试验：
在实际工程中，因受汇流箱的体
积限制，极与极之间只能连接大约等于 相间距长度的导线，与国家标准温升规 定的长度相差悬殊，导致串联导体散热 差，造成直流电器误动作早跳。为避免 误动作将直流断路器的额定电流值提升 至很高值，这又不能起到保护电缆的作 用和逆电流产生时对光伏电池的保护。 根据IEC规定：光伏串用直流微型断路器
●光伏串逆电流保护线路出线保护 ●断路器的接线与温升问题
光伏串逆电流保护解决方案 特色产品G32PV系列光伏串逆流保护断路器：
G32PV系列光伏串逆流保护断路器
北京人民电器厂有限公司G32PV系列光伏串逆流保护断路特点：为光伏串提供安全可靠保护、双断点结构、两级最高可达到
DC800V额定工作电压、分断能力2.5kA，全球体积最小2极DC800V逆流保护断路器，36mm宽度，功耗比熔断器大幅下降。
运行环境
● 运行温度：-25℃~+50℃ （UL 489B规定）
● 储存温度：-40℃~+70℃
● 温度变化大：热胀冷缩明显
耐受冲击电压及冲击电流大
● 使用环境的冲 击 电 压 达 到 500VDC~1000VDC，主回路的开关一 般会采用Ui=1000VDC；
● 汇流箱一般要求有自动复位， 可用带复位功能的微断；
GM5R塑壳直流断路器特点：特别适合在太阳能光伏系统中使用
发明的多断点灭弧技术，开断电压高 达1500VDC；
额定电流范围：63A~800A； 接线方便、简单：二进二出接线，不
需极间串接母排； 降低成本：节约铜材和工时； 温升低：50K； 基准温度高：环境温度达到50℃时不
需降容。
光伏电站保护典型选型表（主要选型标准参考GB14048)
载脱扣器受高温热的影响而弯曲，基本 上将处于跳闸或跳闸临界状态，再受短 时的遮挡过电流影响，或在IP65密闭的 箱体内受到散热条件限制，断路器将会 误动作，给光伏发电投资方带来经济损 失。一些工程则将额定电流值提升至很
高值，这又带来K型磁脱扣器（电磁脱 扣值为6*In）的瞬时动作电流也随之增 大，如遇到接地故障或短路、遮拦等， 出现的逆电流将有可能使断路器不能起 到保护的作用，导致模块和电缆的损 坏。
摘自“光伏耐久性亚洲会议”
目录
CONTENTS
光伏产品现状与理论分析
1
光伏方案介绍
2
特色产品介绍
3
光伏产品降容介绍
4
附件
5
外形尺寸
6
重点工程业绩
7
光伏产品现状与理论分析
1
太阳能发电系统直流汇流箱、逆变器直流侧对直流电器元件的要求
保护电器（断路器）的基准环境温度
● +50℃（UL 489B标准）；
用一般的有永磁磁吹结构的直流 断路器，只能对顺向电流进行保护， 光伏串产生逆电流时则保护不了。
逆电流保护；当由于电池板被遮 挡或者故障导致一个光伏串失效时， 通过一个相对于标准条件下反向流
动的电流吸收或释放并联到同一逆变器 的其他光伏串产生的电能，这意味着正 常光伏串向故障光伏串馈入较高的逆电 流，逆电流产生的热量，将可能损坏各 个光伏串中的光伏模块以及线路。
欧洲光伏工业协会 Murray Cameron博士：
在环境问题和能源紧缺等诸多因素的刺激下，光伏产业正显示无限的潜力。然而 发展光伏产业的关键，依旧是通过不断降低成本来提升产业的竞争力，因为高额的成 本已经成为抑制整个产业快速发展的严峻挑战之一。因此，我们必须重视可靠性和耐 用性以提高性能并延长系统有限使用寿命。这也是确保政府对产业的持续支持、降低 产业成本，实现光伏电价平价上网的有效途径。
序
PV产品耐久性、安全性和可靠性，深入研究的必要性
UL 全球副总裁 周威方：
安全与可靠性是包括太阳能在内的整个新能源行业必须高度重视的一个议题。对 于光伏行业而言，设备的耐久性是此行业的上下游厂商都必须采取措施来进行提高的 重中之重，因为这关系到发电企业核算等微观经济问题，而且还涉及到电力及新能源 供给的安全可靠性以及当地经济可持续发展的宏观经济课题。
G32PV
汇流箱出线隔离电器
GM5/G-125PV 逆变器直流侧保护电器
GM5R-PV
汇流箱内光伏电池出口保护电器的反向电流最高可达多少？
光伏串并联时，故障光伏串的反向电流为其它光伏串的电流之和： Ir=（nsp-1）*Isc 其中：Ir 最大逆电流 nsp 并联的光伏串数量 Isc 光伏模块/光伏串的短路电流 每个光伏组件就像是一个小型的发电机，许多这样的小型发电机并联在一起组成了大型光伏发电系统。由未受损光伏组件流向受损光 伏组件的反向电流，将导致系统过载。
G32PV怎样发挥保护作用？
G32PV光伏串保护MCB是专门为光伏系统的需求研发制造，它可从两个方面为光伏串（成本密集型投资）提供保护。首先，在发生 上述故障时，磁脱扣装置可迅速、安全地脱扣，因此迅速涌现的反向大电流不会对系统及安装的光伏模块等造成威胁。另一方面，G32PV 具有热脱扣机构，当系统中的故障引起电流长期缓慢增加时，它可以可靠分断故障回路。
如汇流箱光伏串总容量不超过 125A，并且箱体空间较小。建议使用 GM5-125PV开关，此开关应用了永磁 磁吹等先进技术，满足逆变器直流侧单
向保护的需求。 该开关具有接线简单；体积
小:86×144×73；容量大：125A；温升 低：40K；开断电压高：1000VDC等特
点，并应用大开距设计保证隔离性能的可 靠性，尤其适合在IP65防护等级的汇流箱 中使用。
● 汇流箱的隔离开关一般要有 隔离功能并能带1000VDC负荷分断功能 的隔离开关；
高防护等级
● 电站多设置于沙漠，部分用 于潮湿多雨地区有耐腐蚀的高要求，柜
体防护等级要求高达：IP65（逆变器直 流侧防护等级为IP66）
高海拨高度
● 青藏高原的平均海拔高于4000米，散热差。
北京人民电器厂有限公司 3
设备单元
2000米(海拔）
汇流箱光伏串
G32 PV K 10A DC800V
汇流箱出口
GM5G-125 PV 4 125A DC1000V GM5G-250 PV 4 250A DC1000V
直流柜
GM5R-250 PV 4TM 225A DC1000V GM5R-400 PV 4TM 315A DC1000V
4000米（海拔）
备注：
无
GM5G-125 PV 4 125A DC1500V GM5G-250 PV 4 250A DC1500V GM5R-250 PV 4TM 225A DC1500V GM5R-400 PV 4TM 315A DC1500V GM5R-800 PV 4TM 630A DC1500V