光伏斷路器：電站安全的“守門員”

:電站安全是投資者獲得收益的基礎(chǔ)，然而盡管業(yè)內(nèi)不斷呼吁提升電站質(zhì)量，電站事故卻仍未能杜絕。粗略統(tǒng)計(jì)，2018年上半年經(jīng)報(bào)道的光伏電站起火事故就達(dá)十多起，涉及的電站類型包含山地電站、戶用電站、工商業(yè)分布式項(xiàng)目等。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，光伏電站故障頻發(fā)與設(shè)備選型密切相關(guān)，通常投資者在設(shè)備選型時(shí)往往更關(guān)注組件、逆變器等“大件”設(shè)備的質(zhì)量，光伏斷路器、接線盒等小部件往往被忽略，殊不知這些小部件，卻擔(dān)負(fù)著光伏電站安全運(yùn)行的重任。

光伏專用斷路器的重要性

光伏斷路器在整個(gè)系統(tǒng)投資的占比為0.1%-0.2%左右，就成本而言可以說(shuō)是電站系統(tǒng)的“小透明”。而在職能上，雖然它不像組件、逆變器設(shè)備那樣直接參與發(fā)電過(guò)程，卻可以在線路出現(xiàn)短路等故障時(shí)及時(shí)切斷電路，堪稱光伏電站的安保系統(tǒng)。

近兩年來(lái)，看中光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景，各路低壓電氣企業(yè)開始搶灘光伏市場(chǎng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)光伏斷路器產(chǎn)品的低壓電氣企業(yè)大大小小近200家，這其中，有專門生產(chǎn)適應(yīng)光伏發(fā)電特性的光伏直流斷路器產(chǎn)品，也不乏提供交直流兩用，或者完全提供交流斷路器產(chǎn)品的企業(yè)。

在專業(yè)人士看來(lái)，光伏發(fā)電的特殊環(huán)節(jié)在于通過(guò)逆變器進(jìn)行直流和交流的轉(zhuǎn)換，因此在交流側(cè)和直流側(cè)需要采用不同斷路器的產(chǎn)品。而在實(shí)際的產(chǎn)品選型中，部分采購(gòu)商為追求低成本，將交流斷路器用在直流側(cè)的現(xiàn)象非常普遍，這些交流開關(guān)的滅弧能力、額定帶載切斷功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，容易導(dǎo)致過(guò)熱、漏電和火花。

德力西電氣EU銷售總監(jiān)王仲解釋，“光伏直流開關(guān)的工作電壓相對(duì)較高，直流電流沒(méi)有零點(diǎn),直流系統(tǒng)的滅弧分?jǐn)嚯y度也比交流系統(tǒng)難度更高。這就導(dǎo)致斷路器在分段拉弧的時(shí)候出現(xiàn)不容易分段的情況，如果沒(méi)有及時(shí)切除故障，時(shí)間稍微延遲就可能造成火災(zāi)。而直流斷路器有不同的滅弧罩和滅弧室，滅弧能力高于交流斷路器產(chǎn)品。”

“交直流兩用的斷路器在直流系統(tǒng)滅弧的可擴(kuò)性上還存在問(wèn)題，相對(duì)而言，直流斷路器在分段能力、滅弧速度上更有優(yōu)勢(shì)。德力西CDB9Z小型直流斷路器采用永磁體強(qiáng)迫吸弧的設(shè)計(jì)，在發(fā)生短路時(shí)，斷路器的永磁體可以在短時(shí)間內(nèi)把電弧吹進(jìn)滅狐室，有效熄滅電弧，時(shí)間小于6毫秒。”德力西電氣產(chǎn)品經(jīng)理蘇國(guó)華介紹。

選型標(biāo)準(zhǔn)：高可靠、高安全性

從大型地面電站到分布式電站，對(duì)于光伏斷路器產(chǎn)品而言，技術(shù)參數(shù)是從大到小的轉(zhuǎn)變。而在產(chǎn)品特性上，針對(duì)不同的應(yīng)用環(huán)境，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上各有側(cè)重。大型電站通常分布在西北地區(qū)，晝夜溫差大、風(fēng)沙大、高海拔的惡劣環(huán)境下，會(huì)加速斷路器的老化。這就需要斷路器產(chǎn)品不斷提升適應(yīng)環(huán)境的能力和抗干擾能力。近年來(lái)分布式光伏電站應(yīng)用場(chǎng)景更為復(fù)雜，水面、漁光互補(bǔ)電站水汽大、高鹽霧的特點(diǎn)又要求產(chǎn)品提升抗鹽霧、防腐蝕的能力。

產(chǎn)品的高可靠性是用戶選型的關(guān)鍵指標(biāo)，影響產(chǎn)品可靠性的因素有多個(gè)方面，如原材料的選擇、供應(yīng)商的管理、產(chǎn)品制造過(guò)程的流程把控和質(zhì)量控制以及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)等，而設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)更是企業(yè)研發(fā)能力的體現(xiàn)。

據(jù)了解，觸頭是斷路器產(chǎn)品的易損部件，也是生產(chǎn)廠家花費(fèi)心力設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。為了提高斷路器的使用壽命，德力西直流斷路器產(chǎn)品采用快速閉合設(shè)計(jì)，觸頭的閉合與操作者操作方式無(wú)關(guān)，這種設(shè)計(jì)將顯著降低操作時(shí)電弧對(duì)觸頭的影響，提高斷路器的電氣壽命。當(dāng)負(fù)載類型為高沖擊性負(fù)載時(shí)，快速閉合技術(shù)使其效果和優(yōu)勢(shì)更加明顯。而對(duì)于應(yīng)用在交流側(cè)的交流斷路器產(chǎn)品，德力西采用特殊觸頭設(shè)計(jì)，弧觸頭保護(hù)主觸頭，使主觸頭不被磨損，大大提高了斷路器使用壽命，還能避免觸頭粘連，防止拒動(dòng)，安全可靠。蘇國(guó)華表示，產(chǎn)品的溫升、元件的數(shù)目也影響著斷路器的可靠性，需要引起廠家的重視。

王仲介紹，借助國(guó)外合資企業(yè)施耐德在技術(shù)上的支持，德力西產(chǎn)品的PPM（百萬(wàn)分之故障率）指標(biāo)達(dá)到國(guó)際一線水平。

多年來(lái)，技術(shù)和市場(chǎng)兩頭在外導(dǎo)致采購(gòu)商對(duì)國(guó)外元器件產(chǎn)品更為推崇，實(shí)際上經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在技術(shù)和性能上已經(jīng)有了大幅提升。在王仲看來(lái)，國(guó)內(nèi)很多廠家在電子設(shè)計(jì)上有抗干擾能力，從產(chǎn)品、成本、售后服務(wù)等多方面來(lái)看，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的性價(jià)比并不比國(guó)外的產(chǎn)品差。王仲表示，當(dāng)前國(guó)家也在倡導(dǎo)裝備國(guó)產(chǎn)化，他也呼吁業(yè)主們相信并選擇國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品。

“5·31”新政之后國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)縮緊，受市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)等多種因素影響，部分光伏企業(yè)退出了市場(chǎng)。而德力西對(duì)于光伏行業(yè)的發(fā)展仍然充滿信心，王仲認(rèn)為，從宏觀形勢(shì)來(lái)看，國(guó)家能源調(diào)整的趨勢(shì)是不變的，到2020年非化石能源的占比要達(dá)到15%，而光伏又是非化石能源的主力，雖然光伏行業(yè)暫時(shí)迎來(lái)緩沖期，但整體趨勢(shì)不會(huì)改變。當(dāng)前德力西的解決方案涵蓋光伏組件、光伏匯流箱、逆變器、低壓開關(guān)柜、箱式變壓器等產(chǎn)品，未來(lái)德力西將關(guān)注為光伏儲(chǔ)能逆變器及微電網(wǎng)的應(yīng)用提供相應(yīng)產(chǎn)品。