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1、分布式光伏发电系统配电箱发展分析摘要：配电箱作为居民分布式光伏发电系统的重要组成部分，承当着电气保护、电能计量及过欠压保护3大核心任务。该文介绍了近年来光伏配电箱的发展历程，并对将来智能化配电箱的研究进行了瞻望。关键词：分布式光伏；配电箱；并网接入方案；智能化环境污染和能源短缺问题日益严重，全球化的“低碳革命应运而生。光伏发电具有显著的能源、环保和经济效益，是最优质的绿色能源之一。随着光伏发电技术的进步和国家及地方补贴政策的大力支持，居民分布式光伏发电的发展已经进入到大爆发阶段。光伏配电箱作为光伏发电系统中的一个重要组成部分，关系到光伏发电系统的安全运行和运维。随着居民分布式光伏发电系统的迅速
2、发展，对配电箱性能的要求越来越高，配电箱也在不断地进行创新。基于此，本文着重介绍了近年来光伏配电箱的发展历程。1居民分布式光伏发电系统的原理居民分布式光伏发电系统包括组件、逆变器、配电箱、支架和线缆等。将光伏组件安装在闲置的居民屋顶，利用太阳电池的光生伏特效应，直接将太阳的辐射能转换为电能，产生的直流电通过直流线缆聚集到光伏逆变器，再由逆变器的升压回路和全桥逆变回路转化为工频的沟通电输出。系统所发的电能既可居民自用，也能并网送入国家电网以获得收益1。2居民分布式光伏发电系统的并网接入方案2.1“自发自用、余量上网形式在“自发自用、余量上网的形式下，光伏配电箱的接入点设置在居民电表箱后端，光伏发
3、电系统所发电量优先居民自用，消耗不完的部分输送至国家电网。此时业主可更换成双向电表，分别计量上网电量和下网电量。不同地区，要求可能略有不同。2.2“全额上网形式在“全额上网形式下，光伏配电箱的接入点设置在居民电表箱前端，光伏发电系统所发电量全部输送至国家电网。此光阴伏配电箱中可使用双向计量表，分别计量光伏发电系统的总发电量和逆变器本身消耗电量。不同地区，要求可能略有不同。3光伏配电箱类型介绍光伏配电箱可分为简易款、基本款、标准款和高配款，下文将逐一进行具体介绍。3.1简易款简易款光伏配电箱的实物图及原理图如图4所示。此类配电箱内的配置包括断路器或隔离开关，另外会单独配备1台计量箱放置计量电表，
4、甚至部分配电箱不加装浪涌保护器，所以在使用中会存在一定的风险2。1)断路器的功能。该类断路器主要适用于沟通50Hz或60Hz、额定工作电压415V及下面的情况，主要能对线路及设备的过载、短路和欠电压起到保护的作用。2)断路器的选型。在进行断路器选型时，需综合考虑下面几个重要参数。额定工作电压(Ue)：为断路器正常情况下的工作电压。额定电流(In)：为规定环境温度下断路器所能无限承受的最大电流值。额定短路分断能力(Icu)：为断路器能够分断而不被损坏的最高电流值。同时，选型时需考虑断路器工作时的温度限值。在目前的配电箱温升试验中，电压范围一般为-3570，因而，元器件也需到达此要求。3.2基本款
5、基本款光伏配电箱的实物图及原理图如图5所示。此类配电箱内的配置包括断路器、隔离开关和浪涌保护器。基本款在简易款的基础上增加了浪涌保护的功能。1)浪涌保护器的功能。当线路中忽然产生尖峰电流或电压时，浪涌保护器能在极短时间内导通分流，避免浪涌对回路中其他设备造成损害，使配电箱在雷雨天气时不易损坏。2)浪涌保护器的选型。浪涌保护器主要的技术参数有最大持续工作电压(Uc)、额定电压(Un)、最大冲击通流量(Umax)、额定放电电流(In)、脉冲冲击电流(Iimp)、残压(Ures)和额定频率(Fn)等。详细选型时，除了各项技术参数需要符合要求外，还需综合考虑最大持续工作电压和残压的选择，同时应考虑到接
6、入电网可能出现的正常波动及可能出现的最大持续工作电压。另外，建议选择具备损坏提示和报警功能的浪涌保护器，以方便监测其运行状态。3.3标准款标准款光伏配电箱的实物图及原理图如图6所示。此类配电箱内的配置包括断路器、浪涌保护器、自复式过欠压保护器和隔离开关，内部预留电能表和采集器位置。标准款在基本款的基础上，增加了过欠压保护的功能。1)自复式过欠压保护器和隔离开关的功能。当线路中自复式过电压和欠电压超过规定值时，自复式过欠压保护器可自动断开，并能自动检测线路电压；当线路中电压恢复正常时，其能自动闭合，即实现“有电合闸、无电断开的功能。该功能可减少运维人员反复亲临现场进行手动合闸，且可与并网逆变器构
7、成双重保护。同时，在光伏侧和市电侧均加装了隔离开关，知足Q/GDW1480-2015（分布式电源接入电网技术规定）中规定的“分布式电源必须在并网点设置易于操作、可闭锁、具有明显断开点的并网断开装置这一要求，在检修和维护的同时可保证人员的安全。2)自复式过欠压保护器的选型。该类保护器的主要参数包括额定电压、额定电流、过电压值、欠电压值、保护动作时间和延时接通时间等，选型时需进行综合考虑。3)隔离开关的选型。隔离开关的主要参数包括额定电压、额定电流、动稳定电流和热稳定电流。在选型时，各主要参数均需符合使用场合的要求。另外，额定电流标准值应大于最大负载电流的150%。3.4高配款高配款光伏配电箱的实
8、物图及原理图如图7所示3。此类配电箱内的配置包括断路器、浪涌保护器、过欠压保护器、刀闸和漏电保护开关。高配款在标准款的基础上，增加了漏电保护的功能。1)漏电保护开关的功能。在光伏发电系统出现漏电或有人触电时，漏电保护开关能在极短时间内切断电路，保护人员和设备的安全。2)漏电保护开关的选型。漏电保护开关的主要参数包括额定漏电动作电流、额定漏电动作时间和额定漏电不动作电流。由于光伏发电系统安装在室外，组件对地会有少量漏电流，为防止漏电保护开关频繁跳开，建议将漏电保护值设在50mA及以上。4光伏配电箱的发展趋势在目前的光伏发电系统中，仅逆变器侧存在监控模块，承当检测组件、电网及线缆运行状态的功能。当
9、光伏发电系统出现故障信息时，难以精准定位故障点。因而，在经过大量的经历积累和总结后得出结论，可在常规光伏配电箱内部主回路中加装智能导轨表，一方面，可实时监测配电箱内部状态，如电压、电流、有功功率、频率和温度等；另一方面，可检测电表箱内漏电保护开关、浪涌保护器、自动重合闸等重要元器件的开关状态，并且可实现自动重合闸的远程控制功能；除此之外，智能导轨表还具备抄读逆变器数据、存储、停电上报和远程升级等重要功能。光伏智能配电箱可实时监测配电箱内部状态和电网质量，实现了故障分析、智能关断和精准发电量等一系列功能，是需要光伏技术人员持续研究和开发的重要设备。导轨表主要的逻辑控制功能包括：1)具有温度检测功
10、能，运用大数据的逻辑控制，到达过温保护作用；2)具有电流、电压、频率检测功能，运用大数据的逻辑控制，到达异常告警作用；3)具有元器件运行状态检测功能，可精准判定故障点及故障原因；4)RS485接口，外接逆变器，定时读取逆变器相关参数，并连同导轨表采集的其他数据一并上传至云端平台。5光伏配电箱面临的发展难题依靠于国家政策的扶持和技术的进步，固然居民分布式光伏发电系统现处于高速发展的阶段，但是由于各地区标准不统一，对光伏配电箱也无统一的要求，于是出现了在不同城市有不同的要求，甚至同一城市不同电力局的要求也千差万别的情况，如此造成了大量的无用功和重复工作。所以，努力推进光伏配电箱标准化的早日实现，也是光伏从业人员共同的责任和义务。配电箱是配电系统的末端装置，作为光伏发电系统的核心组成之一，关系到整个电站的安全稳定运行。通过技术人员的不断探索试验，光伏配电箱实现了越来越多的重要功能。技术人员对光伏配电箱的研究一直在进行，相信必定会开发出越来越多的可能性，使光伏发电系统愈加安全和智能化。