碳中和大勢下，光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，隨著(zhù)大功率組件廣泛應用、光伏系統設計復雜化、應用場(chǎng)景多樣化等趨勢，電站安全問(wèn)題日益突出。其中直流側配電保護一直是行業(yè)痛點(diǎn)光伏系統中常用的三種配電保護器件——熔斷器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)，名字聽(tīng)起來(lái)十分類(lèi)似，似乎都有隔離、短路的作用，因此，經(jīng)常被行業(yè)混淆、誤解。

由于三者具有相似性經(jīng)常被混用，實(shí)際上是不同類(lèi)型的器件。無(wú)論是從作用原理、標準要求，還是從應用場(chǎng)景、保護效果，都存在很大差異！

配電保護系統需充分理解系統應用場(chǎng)景保護需求，根據器件特性合理部署，每一種器件發(fā)揮適當的功能，讓電站更加安全可靠。本文對三種元器件進(jìn)行詳細的介紹。

一、作用原理不同

1）熔斷器

一種過(guò)電流保護器件，由熔體、熔管等構成，當電流超過(guò)一定數值時(shí)，達到規定的時(shí)間，由熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體，斷開(kāi)電路，從而起到保護的作用。

2）斷路器

能接通、承載以及分斷電流的一種機械開(kāi)關(guān)電器。由觸頭系統、滅弧系統、操作機構、脫扣器等構成，發(fā)生故障時(shí)可切斷故障電路進(jìn)行保護。短路時(shí)，大電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)克服反力彈簧，脫扣器拉動(dòng)操作機構，開(kāi)關(guān)瞬時(shí)跳閘；過(guò)載時(shí)，電流變大發(fā)熱量加劇，雙金屬片變形到一定程度推動(dòng)機構動(dòng)作，使開(kāi)關(guān)跳閘。電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短。

斷路器滅弧能力強，可分斷大短路電流，并可多次保護，整體保護特性不受時(shí)間、環(huán)境影響變化。

3）隔離開(kāi)關(guān)

主要起到隔離作用，使被檢修電氣設備與電源有明顯斷開(kāi)點(diǎn)，保證檢修工作安全。以往組串逆變器直流側均具有人工操作的手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)。隨著(zhù)光伏電站更加智能化，手動(dòng)關(guān)斷方式升級為電動(dòng)關(guān)斷。

電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)：通過(guò)逆變器電流互感器檢測組串電流+DSP信號控制的方式實(shí)現電動(dòng)分斷，將手動(dòng)升級為電動(dòng)。據了解，1倍電流下可實(shí)現100-300次接通分斷，4倍電流下僅可實(shí)現5次接通分斷。但是手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)升級為電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)只是關(guān)斷方式的升級，并不能當作保護器件來(lái)用。

開(kāi)關(guān)本體的發(fā)熱電流最大50A，在額定電流為40A以?xún)仁褂?，可發(fā)揮其快速分斷的能力；需注意的是，在多匯一場(chǎng)合下（如5路組串接入1路MPPT），電流倒灌超過(guò)50A，開(kāi)關(guān)內部熱量不易散發(fā)，易出現內部動(dòng)觸頭支架變形卡死等問(wèn)題。

綜上三種器件原理可見(jiàn)：

熔斷器和斷路器：屬于保護器件，不依賴(lài)外部電路，通過(guò)物理作用實(shí)現可靠的機械式保護；

隔離開(kāi)關(guān)：屬于隔離器件，電動(dòng)隔離能否可靠斷開(kāi)依賴(lài)于檢測、控制等外部回路，當系統掉電或控制回路出現故障時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)性能受限，存在斷不開(kāi)的風(fēng)險。

二、遵循的標準要求不同

斷路器現行國家標準為GB/T14048.2-2020（采用IEC 60947-2:2019國際標準），隔離開(kāi)關(guān)現行國家標準為GB/T 14048.3-2017（采用IEC 60947-3:2015國際標準）。兩者所從屬的標準對熱保護、磁保護、額定短路電流的接通或分斷倍數等有較大差異。具體如下表所示。

三、應用場(chǎng)景不同

在不同的應用場(chǎng)景下，光伏系統對不同設計方案的保護器件有明確要求。對于光伏直流側保護要求，GBT及IEC等相關(guān)標準均做出了明確規定：

1）單路MPPT接入3串及以上組件，需配置過(guò)流保護器件。

注：Ns代表組串并聯(lián)數量，ISC-MOD代表光伏組件短路電流，IMOD-MAX-OCPR代表光伏組件最大過(guò)電流保護額定值。

2）過(guò)流保護器件需是符合標準的專(zhuān)用熔斷器或斷路器。

電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)并不具備保護能力，其功能作用與斷路器、熔斷器完全不同，這也是相關(guān)標準未將隔離開(kāi)關(guān)納入保護器件的根本原因。

四、保護效果不同

單獨使用電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)，未部署熔斷器、斷路器等保護器件，有何風(fēng)險？從逆變器安全設計方案來(lái)看，不同類(lèi)型的設計方案，過(guò)流后果不同?，F場(chǎng)測試發(fā)現，隔離開(kāi)關(guān)無(wú)法有效保護引起組件損壞。

1）1路MPPT接入2串組件：發(fā)生故障后，系統中最大的短路電流或倒灌電流均只有1倍組件短路電流，隔離開(kāi)關(guān)無(wú)法斷開(kāi)也不影響系統安全。

2）1路MPPT接入3串及以上組件：以1路MPPT接入5路為例，發(fā)生故障后，1個(gè)回路發(fā)生短路其余4串電流將會(huì )流向短路點(diǎn)，故障回路將承受4倍短路電流。若隔離開(kāi)關(guān)無(wú)法斷開(kāi)，相關(guān)部件將因持續過(guò)流而損壞直至發(fā)生火災。

在此基礎上，回顧下近期業(yè)內人士關(guān)注的實(shí)測實(shí)驗：

組串反接實(shí)測：

選取其中一路開(kāi)展正負極反接測試，該組串與其他4路形成回路，4路組串電流倒灌形成70A電流。故障發(fā)生后，隔離開(kāi)關(guān)未能跳脫，對應組件溫度急劇上升，組件二極管溫度超過(guò)150℃當場(chǎng)炸裂。

組串反灌實(shí)測：

選取1路開(kāi)展反灌測試，其余4串電流反灌進(jìn)故障組串，反灌電流達到30。故障發(fā)生后，隔離開(kāi)關(guān)未能跳脫，對應組件與線(xiàn)路溫度急劇上升，一分鐘內飆升了49℃（升溫至76.8℃）。

五、總結

從前文分析可以看出：電子隔離開(kāi)關(guān)無(wú)法等同斷路器！

電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)與斷路器原理作用、遵從標準均有不同，無(wú)法相互取代。隔離開(kāi)關(guān)可作為冗余器件與斷路器等保護器件組合，提升系統保護能力，但不能替代熔斷器或斷路器作為保護器件單獨使用。

安全保護器件選擇與部署，須謹慎。