淺談分布式發(fā)電系統(tǒng)漏電保護(hù)RCCB的類型與選擇

根據(jù)GTMResearch咨詢公司最新數(shù)據(jù)顯示截止2017年7月，全球光伏累計(jì)裝機(jī)約為390GW；我國(guó)光伏累計(jì)安裝容量達(dá)到112．34GW。我國(guó)今年1－7月光伏新增并網(wǎng)34．92GW，僅7月的光伏新增并網(wǎng)就達(dá)10．5GW。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)和家庭光伏發(fā)電系統(tǒng)所占比例正在迅速上升。

下半年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)不僅有5GW“領(lǐng)跑者計(jì)劃9．30”并網(wǎng)要求，還有扶貧計(jì)劃年內(nèi)4GW的指標(biāo)。在越來越多的分布式家庭光伏系統(tǒng)安裝的需求背景下，如何更好的保護(hù)家庭為單位的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全，被再一次提了出來。

光伏系統(tǒng)中如果出現(xiàn)過大的漏電流，那危害將是非常嚴(yán)重的。輕者光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生故障停機(jī)，重者甚至?xí)霈F(xiàn)整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的自燃。對(duì)業(yè)主的財(cái)產(chǎn)和人生安全造成很大的威脅。

為此，國(guó)內(nèi)外所有的光伏逆變器廠家都在逆變器內(nèi)部加了B型漏電流檢測(cè)模塊（RCMU），以此來提高光伏發(fā)電系統(tǒng)安全保障。下圖是光伏逆變器廠家都要發(fā)表的B型漏電流檢測(cè)模塊（RCMU）使用的聲明

但只是光伏逆變器加了B型的漏電流檢測(cè)模塊，整個(gè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)就足夠安全了么？帶著這個(gè)問題，我們先來了解一下漏電流的分類

AC型漏電50Hz工頻

A型漏電50Hz工頻＋整流后的半波

B型漏電50Hz工頻＋整流后的半波＋平滑直流＋脈動(dòng)直流

由上圖可以看出B型漏電的成分是最復(fù)雜的，同時(shí)B型的漏電所產(chǎn)生的危害也將是最大的。

接下來，我們來看一下（整個(gè)）分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的漏電流可能的組成成分

整個(gè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的漏電流等于逆變器開關(guān)頻率和EMC濾波器（通常為16 －22kHz）所確定的交流分量（50Hz），加上直流分量和高頻分量的代數(shù)和。

如上圖所示，剩余電流的大小和形式是隨著直流含量的變化而變化的。因此，光伏系統(tǒng)中無論逆變器中是否帶有B型的RCMU，只要系統(tǒng)中不帶有變壓器，就必須在外部添加B型的RCCB。

變壓器有無主要區(qū)別是帶隔離和不帶隔離，隔離逆變變壓器的可以將主電路和電網(wǎng)隔離開來，可以防止直流串入電網(wǎng)，減少諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，對(duì)電網(wǎng)和逆變器都是好事，起到一定的保護(hù)作用，同時(shí)還有穩(wěn)壓的功效。

但實(shí)際應(yīng)用中，不帶逆變變壓器的系統(tǒng)工作效率，比帶變壓器的效率稍高，因此目前的光伏系統(tǒng)，很少有帶逆變變壓器，此應(yīng)用中，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的漏電流既有交流又有直流成分，選擇B型RCCB在安全上是非常必要的。

但是筆者用了1年多時(shí)間調(diào)查研究了國(guó)內(nèi)外分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝實(shí)例后發(fā)現(xiàn)雖然分布式電站光伏安裝的規(guī)范和指導(dǎo)意見已經(jīng)頒布了好多年， 但國(guó)內(nèi)外實(shí)際電站安裝運(yùn)維中，仍然出現(xiàn)很多A型RCCB與B型RCCB的混亂使用情況。國(guó)內(nèi)的光伏電站則甚至大多還在用AC型的漏電保護(hù)RCCB。因?yàn)楣夥惭b商把光伏逆變器視為了一個(gè)獨(dú)立的單元，認(rèn)為逆變器已經(jīng)包含了B型的RCMU，外部就不需要了，這顯然是欠考慮的。最容易產(chǎn)生的安全隱患是由于系統(tǒng)任意部位產(chǎn)生的各種類型漏電。如果不能正確的選擇并安裝合適的漏電保護(hù)RCCB，這對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的光伏系統(tǒng)安裝人員和業(yè)主來說，將可能會(huì)對(duì)其財(cái)產(chǎn)甚至生命造成威脅！

IEE布線準(zhǔn)則（BS7671）的前言部分明確指出“所有光伏部件作為系統(tǒng)的一部分在運(yùn)用時(shí)都必須遵守該標(biāo)準(zhǔn)”在電氣安裝人員了解了安裝中各個(gè)產(chǎn)品應(yīng)用的使用交互點(diǎn)后，才可以進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)，選擇，構(gòu)建和調(diào)試。這個(gè)基本原則明確規(guī)定了工程人員將光伏安裝視為一個(gè)完整的系統(tǒng)，而不是將各個(gè)組件視為獨(dú)立元件。

我們應(yīng)該如何正確的為分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)選擇漏電保護(hù)開關(guān)呢？

首先我們對(duì)A和B型RCCB之間差異做基本了解。

1）A型RCCB EN61008－1

適用于固定頻率（50Hz）的正弦交流和最大直流含量＜6mA的脈動(dòng)直流（如下圖）。它們不會(huì)在高于其標(biāo)稱設(shè)計(jì)頻率的頻率處感測(cè)到AC殘余電流，并且如果超過6 mA的直流流過RCCB，則由于A型感測(cè)線圈上的直流電流的飽和效應(yīng)，跳閘特性將會(huì)改變。隨著直流電流的增加，跳閘時(shí)間將增加到線圈完全飽和，并且RCCB完全不工作。

2）B型RCCBIEC60755 ／ IEC62423附加要求

當(dāng)存在的剩余電流不能被A型RCCB檢測(cè)到時(shí)，必須使用B型RCCB。請(qǐng)注意，由于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，您將需要參考單獨(dú)的制造商數(shù)據(jù)以獲得跳閘特性 － 電流／頻率范圍，以檢查B型RCCB是否能夠檢測(cè)到安裝中存在的剩余電流的全部范圍。 － 參見IEC60479對(duì)人體的電流／頻率影響。

在這里引入IΔn的概念，即漏電流脫扣值閾值，根據(jù)不同的領(lǐng)域設(shè)定值也會(huì)不同。保護(hù)閾值設(shè)定最大的地方是在火災(zāi)防護(hù)上，一般在300mA；然后是絕緣保護(hù)，閾值設(shè)定在30mA；再接著是接觸漏電保護(hù)，閾值在10mA～20mA；最后是新增的磁檢測(cè)保護(hù)，閾值為6mA／DC

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)整體（不僅僅局限于光伏逆變器），RCCB是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的器件，區(qū)別于逆變器內(nèi)部的RCMU，必須在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)使用。綜上所述，為了更有效的提高分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全性和防止漏電流對(duì)安裝業(yè)主的財(cái)產(chǎn)和生命造成的威脅，B型漏電保護(hù)RCCB是更加安全的選擇。

參考文獻(xiàn)

1）IEE Wiring Regulations up to and including Dec 2011 for installations made in 2011

2）Electrical Safety Council Best Practice Guide for SSEGs

3）Microgeneration Installation Standard MIS3002

4）Engineering Recommendation G83－1－1