减轻光伏电站中的电弧闪光危害制造技术

本发明专利技术描述在光伏逆变器的维护期间采用电弧闪光减轻装置来保护人员。在正常工作期间，光伏逆变器的交流电(AC)输出端通过汇流条(B)(例如，导电互连件)耦接到升压变压器的低压绕组，所述汇流条具有比熔丝(F)高的电流额定值。在维护期间，用所述熔丝(F)更换所述汇流条(B)。所述熔丝(F)可与开关结合使用。所述开关可以是在正常工作期间放置所述汇流条(B)使其与所述熔丝并联、并且在维护期间将所述汇流条从所述熔丝(F)去耦接的断开开关。所述开关还可以是放置所述汇流条(B)或所述熔丝(F)使其与所述光伏逆变器的所述AC输出端和所述升压变压器的所述低压绕组串联的转接开关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 专利技术人：Seshadri Sivakumar、Jiyong LiaruVenkat Reddy Konala、David Barr、 Priyantha Sirisooriya、Jacqueline Ahmad 和 Jason Spokes
一般来说，本文中所述主题的实施例涉及太阳能电池。更具体地讲，本文所公开的 主题的实施例涉及光伏电站的操作和维护。
技术介绍
光伏电站采用太阳能电池来将太阳辐射转换为电能。光伏电站还包括光伏逆变器 ("逆变器"），其将由太阳能电池产生的直流电（DC)转换为适于通过变压器和输电线路的 网络递送到与公用电网的互连点的交流电（AC)。逆变器通常在逆变器站中采用，这些逆变 器站包括连接到单个多绕组中压升压变压器的若干逆变器，所述单个多绕组中压升压变压 器继而连接到中压电网。 操作逆变器时，诸如在维护期间，电弧闪光是严重的工作场所危害。减轻逆变器站 中的电弧闪光危害向人们提出了若干个设计挑战，因为逆变器站连接的公用电网充当大型 故障电流源，从而导致逆变器站内在电弧故障期间存在高电弧闪光能量。另外，有效的调试 和维护活动通常需要在逆变器通电并且带电连接到公用电网时在内部完全触及逆变器。电 气和电子工程师协会的文件IEEE 1584-2002和美国国家消防协会的NFPA-70E提供指导方 针来分析和评估在电气系统（诸如AC逆变器站）内各种位置处的电弧闪光能量并且确定 防范潜在的电弧闪光事件所需的合适个人防护设备（PPE)。 针对一般情况，即，未必针对光伏应用，电力设备、电弧闪光减轻解决方案可包括 减小电弧电流、增加工作距离和缩短清除时间。然而，这些解决方案可能难以实现或不足以 保护逆变器站的工作人员。 某些防护装置通过设计来限制电流。通过限制或减小可用于电弧故障的电流，对 应入射能量在故障清除时间内减小，所述故障清除时间通常持续很短时间（例如，1-3个循 环）。这些防护装置的故障电流必须处在使其有效的限流范围中。此解决方案的潜在问题 是如果低于故障电流限制，则清除时间显著增加，并且因此对于光伏电站的电网工作条件 范围，入射能量水平可能超过可行水平。 增加工作距离将显著减小入射能量水平，因为入射能量与户外距离的平方成正 比。可通过使用远程操作装置和延长工具（例如，带电操作杆）来增加工作距离。然而，就 逆变器站而言，许多维护或调试活动需要在逆变器通电并且带电连接到公用电网时在内部 触及逆变器。因此，增加工作距离在逆变器站中可能并不实际。 缩短清除时间的一种流行方法是降低防护装置（例如断路器）的电流设置。此解 决方案的缺点（特别是针对逆变器站）是对于正常工作条件，电流设置可降低的水平有限， 因为需要协调断路器跳闸特性和设备保护需求并且避免正常短时瞬态电流使断路器跳闸。 一般来说，用于减轻电弧闪光危害的其他解决方案包括提供母线差动保护和区域 选择性联锁，其具体实施方案高度依赖于系统，通常复杂并且不具有成本效益。
技术实现思路
在一个实施例中，采用电弧闪光减轻装置来在光伏逆变器的维护期间保护人员。 在正常工作期间，光伏逆变器的交流电（AC)输出端通过汇流条（例如，导电互连件）耦接 到升压变压器的低压绕组，该汇流条具有比熔丝高的电流额定值。在维护期间，用熔丝更换 汇流条。熔丝可与开关结合使用。开关可以是在正常工作期间放置汇流条使其与熔丝并联、 并且在维护期间将汇流条从熔丝去耦接的断开开关。开关还可以是放置汇流条或熔丝使其 与光伏逆变器的AC输出端和升压变压器的低压绕组串联的转接开关。 所属领域的技术人员在阅读本公开内容的全文时将易于明了本专利技术的这些特征 和其他特征，本公开内容包括附图和权利要求书。【附图说明】 结合以下附图考虑时，可通过参考【具体实施方式】和权利要求得到对主题的更完整 理解，其中在所有这些附图中，相似标号指代类似元件。 图1示出根据本专利技术实施例的光伏电站的示意图。 图2和图3示出根据本专利技术实施例的呈逆变器站形式的系统的示意图。 图4显示的示意图示出根据本专利技术实施例的图2的系统的汇流条联接件。 图5显示的示意图示出根据本专利技术实施例的图3的系统的熔丝联接件。 图6示出根据本专利技术实施例的互连件固持器上的汇流条联接件的示意图。 图7示出根据本专利技术实施例的互连件固持器上的熔丝联接件的示意图。 图8示出根据本专利技术实施例的呈逆变器站形式的另一系统的示意图。图9示意性地示出根据本专利技术实施例的图8的系统的开关-熔丝联接件。 图10示意性地示出根据本专利技术实施例的图8的系统的开关-熔丝联接件的其他 细节。 图11示出根据本专利技术实施例的呈逆变器站形式的又一系统的示意图。 图12示意性地示出根据本专利技术实施例的图11的系统的开关-熔丝联接件。 图13和图14示意性地示出根据本专利技术实施例的维护杆件的操作。 图15示出根据本专利技术实施例的将逆变器站从正常工作模式切换到维护模式的方 法的流程图。 图16示出根据本专利技术实施例的将逆变器站从维护模式切换到正常工作模式的方 法的流程图。【具体实施方式】 在本公开内容中，提供众多具体细节（例如仪器、部件和方法的例子）以提供对本 专利技术的实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，可在不具有这些具体细节 中的一个或多个具体细节的情况下实践本专利技术。在其他示例中，不显示或描述众所周知的 细节以避免混淆本专利技术的方面。 上述电弧闪光危害的常规解决方案是基于如下前提：该解决方案应为正常工作和 维护条件两者所共用，即，该解决方案需要保证电弧闪光风险类别不高于适于安全进行调 试和维护活动的风险类别，同时确保正常工作条件不受影响。然而，防护装置针对工作和维 护两者的单一设置并不保证该防护装置对于所有可用短路电流电平都可以迅速清除故障。 例如，断路器可针对高于1000 A的电流在50ms内跳闸，但是可针对小于800A的电流接管 l〇s。假定电弧闪光能量是可用故障电流的非线性函数并且与故障清除时间成正比，则最高 潜在短路电流电平及其对应清除时间就电弧闪光能量而言可能不代表最坏情况。事实上， 最高电弧闪光能量可对应于比最大值低很多的故障电流电平。 同样，在进行电弧闪光危害分析时，很常见的假设是公用电网是无限大容量母线 或可从公用电网获得最大故障电流。然而，这些假设会产生不准确的结果，常常低估电弧闪 光能量。另外，这些假设并未考虑可能显著影响可用故障电流的未来电厂扩建或改造。在 逆变器站分散在数百英亩区域的大型光伏（PV)电站中，从逆变器站到变电站的线路阻抗 可显著改变。因此，可用短路电流以及因此电弧闪光能量水平可在不同逆变器站之间有巨 大差异。大型PV电站内防护装置的单点设置可能不足以满足所有上述复杂性。 此外，当跳闸电流设置为低值时，传统断路器解决方案的跳闸时间的单点设置可 产生有害的跳闸，这种有害的跳闸可导致影响可靠电力生产的不期望中断、频繁关机和重 启。另一方面，如果跳闸电流设置太高，则低于跳闸电平的电弧电流可仍旧导致电弧闪光危 害，因为所产生的断路器跳闸时间显著增加。更具体地讲，如果起弧电流超过瞬时设置，则 入射能量水平极低。在低于瞬时设置的电弧电流下，额外清除时间不只是抵消较低电弧电 流以产生较高入射能量，并且因此导致更有害的情况。 常规用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：第一光伏逆变器，所述第一光伏逆变器将由太阳能电池产生的直流电(DC)转换为在所述第一光伏逆变器的AC输出端处提供的交流电(AC)；升压变压器，所述升压变压器在低压侧具有第一低压绕组并且在高压侧具有高压绕组，所述低压绕组被耦接到所述光伏逆变器，并且所述高压绕组被耦接到公用电网；和第一开关‑熔丝联接件，所述第一开关‑熔丝联接件包括第一熔丝和第一开关，所述第一开关‑熔丝联接件在正常工作模式期间通过所述第一开关的触点将所述第一光伏逆变器的所述AC输出端耦接到所述升压变压器的所述第一低压绕组，所述第一开关‑熔丝联接件在维护模式期间通过所述第一熔丝将所述第一光伏逆变器的所述AC输出端耦接到所述升压变压器的所述第一低压绕组。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞莎德里·西瓦库马尔，连纪勇，文卡特·雷迪·科纳拉，大卫·巴尔，普里扬塔·西里苏里拉，雅克莱·艾哈迈德，杰森·斯波克斯，
申请(专利权)人：太阳能公司，
类型：发明
国别省市：美国;US