Anwendung von AFCI in Photovoltaik-Wechselrichtern

May 08, 2024

1. Hintergrund
  Brandgefahr: Feuer ist der größte wirtschaftliche Schaden von Photovoltaikanlagen. Wird es auf dem Dach einer Fabrik oder eines Wohngebäudes installiert, kann es leicht zu einer Gefährdung der persönlichen Sicherheit führen.
  In allgemeinen zentralisierten Photovoltaiksystemen gibt es mehrere Dutzend Meter Hochspannungs-Gleichstromleitungen zwischen 600 V und 1000 V zwischen dem Photovoltaik-Modularray und dem Wechselrichter, was als potenzielles Sicherheitsrisiko für Menschen und Gebäude angesehen werden kann. Es gibt viele Faktoren, die zu Brandunfällen in Photovoltaik-Kraftwerken führen. Laut Statistik werden mehr als 80 % der Brandunfälle in Photovoltaikkraftwerken durch DC-Seitenfehler verursacht, wobei DC-Lichtbögen die Hauptursache sind.
  
  2. Gründe
  In der gesamten Photovoltaikanlage beträgt die Spannung auf der Gleichstromseite üblicherweise 600–1000 V. Aufgrund lockerer Verbindungen von Photovoltaikmodulen, schlechtem Kontakt, Feuchtigkeit in den Drähten, beschädigter Isolierung usw. kann es leicht zu Gleichstromlichtbögen kommen.
  Durch Gleichstromlichtbögen steigt die Temperatur des Kontaktteils stark an. Kontinuierlicher Lichtbogen erzeugt eine hohe Temperatur von 3000–7000 °C, begleitet von einer Hochtemperaturkarbonisierung der umliegenden Geräte. Im geringsten Fall können Sicherungen und Kabel durchbrennen. Im schlimmsten Fall verbrennen Bauteile und Geräte und verursachen Brände. Derzeit sehen die UL- und NEC-Sicherheitsbestimmungen verbindliche Anforderungen für Lichtbogenerkennungsfunktionen für Gleichstromsysteme über 80 V vor.
  Da ein Brand in einer Photovoltaikanlage nicht direkt mit Wasser gelöscht werden kann, sind Frühwarnung und Prävention sehr wichtig. Insbesondere bei farbigen Stahlziegeldächern ist es für das Wartungspersonal schwierig, Fehlerstellen und versteckte Gefahren zu überprüfen. Daher ist die Installation eines Wechselrichters mit Lichtbogenerkennungsfunktion erforderlich. Sehr nötig.
  
  3. Lösungen
  Abgesehen davon, dass Hochspannungsgleichstrom leicht Brände verursacht, ist es auch schwierig, Brände zu löschen, wenn ein Brand entsteht. Gemäß der nationalen Gleichspannungsspezifikation GB/T18379 für elektrische Gebäudeausrüstung werden für Photovoltaikanlagen auf Hausdächern Systemlösungen mit einer gleichspannungsseitigen Spannung von nicht mehr als 120 V bevorzugt.
  Für Photovoltaikanlagen mit einer DC-seitigen Spannung von mehr als 120 V wird empfohlen, Schutzvorrichtungen wie Störlichtbogenunterbrecher (AFCI) und DC-Schalter zu installieren; Wenn das Gleichstromkabel vom Photovoltaikmodul zum Wechselrichter länger als 1,5 Meter ist, wird empfohlen, ein Schnellabschaltgerät hinzuzufügen oder einen Optimierer zu verwenden, damit im Brandfall der Hochspannungs-Gleichstrom rechtzeitig zum Löschen abgeschaltet werden kann das Feuer.
  AFCI: (Arc-Fault Circuit-Interrupter) ist ein Schutzgerät, das den Stromkreis trennt, bevor sich der Lichtbogenfehler zu einem Brand entwickelt oder ein Kurzschluss auftritt, indem es das charakteristische Lichtbogenfehlersignal im Stromkreis identifiziert.
  Als Stromkreisschutzgerät besteht die Hauptfunktion von AFCI darin, durch Störlichtbögen verursachte Brände zu verhindern und lose Schrauben und schlechte Kontakte in der Gleichstromschleife effektiv zu erkennen. Gleichzeitig ist es in der Lage, normale Lichtbögen und Fehlerlichtbögen, die der Wechselrichter beim Starten, Stoppen oder Schalten erzeugt, zu erkennen und zu unterscheiden und den Stromkreis nach Erkennung von Fehlerlichtbögen umgehend zu unterbrechen.
  
  Darüber hinaus weist AFCI die folgenden Merkmale auf:
  1. Es verfügt über eine effektive DC-Lichtbogenerkennungsfunktion, sodass der maximale DC-Strom 60 A erreichen kann.
  2. Es verfügt über eine benutzerfreundliche Schnittstelle und kann aus der Ferne angeschlossen werden, um Leistungsschalter oder Steckverbinder zu steuern.
  3. Es verfügt über eine RS232-zu-485-Kommunikationsfunktion und kann den Modulstatus in Echtzeit überwachen;
  4. LED und Summer können verwendet werden, um den Betriebsstatus des Moduls schnell zu erkennen und Ton- und Lichtalarme bereitzustellen;
  5. Funktionale Modularisierung, einfache Übertragung auf verschiedene Produktserien
  
  Im Hinblick auf den Lichtbogenschutz von Photovoltaikanlagen schöpfen wir die Rolle der sauberen Photovoltaikenergie voll aus und entwickeln spezielle AFCI für Photovoltaik-Gleichstromsysteme, die den Serien-DC-Lichtbogenschutz von Photovoltaik-Wechselrichtern, Anschlusskästen und Photovoltaik-Batteriemodulen umfassen.
  Um den neuen Anforderungen des Smart Grid an das Schalten von Geräten gerecht zu werden und die Kommunikation und Vernetzung von AFCI zu realisieren, werden Intelligenz und zugehörige Bustechnologie, Kommunikation und Vernetzung sowie andere Technologien eine größere Rolle spielen. Im Hinblick auf die Serialisierung und Standardisierung von AFCI-Produkten werden die Serialisierung, Standardisierung und Zubehörmodularisierung von AFCI den Anwendungsbereich in der Stromverteilung von Endgeräten erheblich erweitern.

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