T/CPIA 0011.204-2019 户用光伏并网发电系统 第2-4部分:设计规范电气安全设计

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    当残余电流超过限值时,非隔离型光伏方阵和功能接地光伏方阵应指示故障并进行如下故障动 作: a) 非隔离型光伏方阵:关闭逆变器并且将交流电路或光伏方阵所有极从逆变器断开,或将光伏方 阵的故障部分的所有极从逆变器断开(当可操作时)。 b) 功能接地光伏方阵:将光伏方阵故障部分的所有极从逆变器断开;或断开功能接地连接,允许 与交流电路连接(逆变器可工作)。 如果光伏方阵的绝缘电阻值高于Umaxpv/30mA,残余电流监控系统可尝试重新连接

    5.5.4功能接地光伏方阵接地故障中断措施

    由功能接地光伏方阵组成的户用光伏并网发电系统如果不具备残余电流监控保护功能,则功能接地 伏方阵应具备接地故障中断措施。 如果光伏方阵通过高阻抗进行功能性接地,使得由单一故障导致的通过方阵功能接地路径的最大电 小于表1的限值,则不需要接地故障中断措施。 当直流侧出现接地故障时,器件应能自动中断功能接地导体中的故障电流,且应同时满足以下要求: 额定电压应能满足光伏方阵最大开路电压; b)分断能力不低于光伏方阵最大短路电流; c)额定电流不超过表1限值

    照明标准规范范本动接地故障中断装置的

    额定电流“1”适用于熔断器和断路器,在故障电流通常为In的130%至140%时可确保跳闸,当达 到135%时,60min内将跳闸;当达到200%时,2min内将跳闸。在通过电流传感器和自动断开装置如继 电器实现接地故障中断功能时,导致跳闸的设置值可能与表1中的I相关值不同,只要故障电流在135%I. 时系统能在60min内跳闻,200%l.系统能在2min内跳闻即可

    5.5.5接地故障指示

    户用光伏并网发电系统应具备本地和远程接地故障指示功能,应选用合适的故障指示方式,以 统操作人员或业主能获知故障情况, 接地故障恢复后,如果系统具备故障记录功能,则故障指示可自动复位,如果系统不具备故障 能,则故障指示应一直保持

    5. 6. 1 一般要求

    应根据5.6.2~5.6.5条款以及光伏组件制造商的要求提供过电流保护。 过电流保护装置应是符合GB/T13539.6标准的gPV熔断器,或符合GB10963.1和GB10963.2的 其他设备,选择的装置应不超过电缆的电流承载能力、组件最大反向电流和其他设备的最大电流。 当使用具有过流保护功能的断路器时,其提供的断开措施应满足6.1.4的要求

    5.6.2光伏组串过电流保护

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    当两个以上的光伏组串连接到同一路MPPT时,每一光伏组串都应装有过电流保护装置 保护装置的标称额定电流In应满足:

    5.6.3光伏子方阵过流保护

    当两个以上的光伏子方阵连接到同一逆变器时,应为光伏子方阵提供过电流保护,过电流保护装 称额定电流值I应满足:

    5.6.4光伏方阵过电流保护

    对于在故障条件下可能会有来自其 的电流注入光伏方阵时,应提供光伏方阵 方阵过电流保护装置额定电流L.应满足

    放障条件下可能会有来自其他电源的电流注入光伏方阵时,应提供光伏方阵过流保护。光优 保护装置额定电流I.应满足

    In>1.25×Isc ARRA 且I≤2.4×IsCARRAY

    IsCARRAY—标准测试条件下光伏方阵的短路电流,IsCARRAY=IsCMODXNA,其中,NA为光 并联光伏组串总数量。

    5.6.5过电流保护位置

    过电流保护装置应安装在易于更换处,具体应满足: a)对于组串过电流保护装置,应安装在组串电缆与子方阵或方阵电缆连接处,或者安装在组串汇 流装置处(如有); b) 对于子方阵过流保护装置,应安装在子方阵电缆与方阵电缆连接处,或者安装在方阵汇流装置 处(如有): c)对于方阵过流保护装置,应安装在方阵电缆与逆变器的连接处 对于包含功能接地的系统,组串和子方阵电缆的过流保护装置应安装在所有未接地导体中(如:所 有未与功能接地直接相连的电路)。 对于只有两个活动导体的没有功能接地的系统,如果在组串电缆和子方阵电缆之间有物理隔离措 施,或者没有子方阵且没有子方阵电缆(即在小型系统中),此时,系统的过电流保护装置仅需要放置

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    在组串电缆或子方阵电缆的一个未接地的带电导体上,这个导体应和其他需要保护的所有电缆极性相 同。 注:由于单独接地故障检测和警报的要求,以及方阵电路中所有导体的双重绝缘要求,所以浮地系统可使用单极过 电流保护装置

    5.7雷击和过电压防护

    5. 7. 1 一般规定

    5.7.2防雷接地连接

    接地干线应在不同的两点及以上与接地网连接或与原有建筑屋顶防雷接地网连接。 接地干线(网)连接、接地干线(网)与屋顶建筑防雷接地网的连接应牢固可靠。铝型材连接需刺 破外层氧化膜;当采用焊接连接时,焊接质量符合要求,不应出现错位、平行和扭曲等现象,焊接点应 做好防腐防锈处理。 带边框的组件、所有支架、电缆的金属外皮、金属保护管线、桥架、电气设备外露壳导电部分应与 接地干线(网)牢固连接,并对连接处做好防腐防锈处理。 接地电阻应不大于4Q。 接地线不应做其他用途。

    5.7.3 过电压保护

    5.7.3.1一般规定

    安装于同一光伏组串的正止极和负极电缆、主方阵电缆应采用集束安装,以避免系统中产生环路。所 有相关的接地/联结导体也应集束安装。 超过50m的光伏直流主电缆宜采用以下任一安装方式: a)安装在接地金属导管或线槽中; b)埋在地下(采取适当的机械保护); c 带机械防护的电缆以提供屏障; d)通过电涌保护器(SPD)进行保护。 应注意通过适当的设计和安装通风口将导管或线槽中积累的水或冷凝液排出。 注:为了整体保护直流系统,可在逆变器直流电缆末端和光伏方阵的带电导体之间及带电导体和地之间安装电涌保 护器。电涌保护装置实际安装时应尽可能靠近被保护设备, 应根据GB/T21714.2~GB/T21714.4以及执行的有效保护措施来评估电涌保护器的必要性。GB/T 21714.4提供了在雷电环境中电气和电子系统的保护方法

    5.7.3.2电涌保护器(SPD)

    5. 7. 3. 2. 1 一般规定

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    一般并网逆变器中会安装SPD,但也可根据需要安装分散的SPD。这种情况下需要确定两个SPD 生。 PD应尽可能靠近被保护的设备进行安装。 比处列举的措施仅作为指导,特别在雷电频繁地区更需要进行全面评估。

    一般并网逆变器中会安装SPD,但也可根据需要安装分散的SPD。这种情况下需要确定两 匹配性。

    SPD应尽可能靠近被保护的设备进行安装。 此处列举的措施仅作为指导,特别在雷电频繁地区更需要进行全面评估。

    5.7.3.2.2直流侧电涌保护器

    为了保护直流侧,直流侧电涌保护器应满足GB/T18802.31或等同标准的要求,并明确其额定用于 光伏系统的直流侧。当直流侧SPD安装在并网逆变器内部时,则应满足NB/T32004中的防雷要求。 注:直流电缆长度不大于1.5m时,可不加装直流侧浪涌保护器。

    5. 7. 3. 2.3 交流侧电涌保护器

    为了保护交流侧,交流侧电涌保护器应根据GB/T18802.12进行选择,并满足GB/T18802 标准的要求。

    6. 1.1 一般规定

    所有直流元器件应满足以下要求: a)满足直流使用要求; b)额定电压不小于户用光伏并网发电系统的光伏方阵最大电压; c)额定电流大于等于所安装电路的载流能力(表2给出的值); d)IP防护等级适用其所在位置和环境; e)温度等级适用其所在位置和环境。 设备应满足最高预期电流的要求。 在盐雾条件下使用的所有部件都应适用其使用环境条件。 为了避免串联拉弧,宜选择可保证系统寿命期间接触压力的端子和连接设备

    6. 1. 2 断路器

    光伏方阵中用于过电流保护的断路器应满足以下要求: a)符合GB/T14048.2或GB10963.2; b)无极性的(来自光伏方阵的故障电流可与正常工作电流方向相反); c)能切断满载和预期故障电流: d)额定值满足5.6的过电流值

    6. 1. 3 熔断器

    6. 1. 3. 1 熔断体

    光伏方阵中熔断器应满足以下要求: )可切断故障电流,故障电流来自于光伏方阵和任何其他电源(如有)

    6.1.3.2熔断器支持件

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    熔断器支持件应满足以下要求: 额定电流大于等于相匹配熔断体: 不能改变保险丝额定值或特性; 提供适合安装地的防护等级且不低于IP2X,即使熔断体或载体被移除。在需要使用工具拆卸 的位置,如果保险丝座提供小于IP2X的保护等级,可使用额 提供IP2X保护

    6.1.4 隔离器和隔离开关

    所有隔离器,应满足以下要求: a)在连接和断开状态下,无裸露的带电金属部件; b) 额定电流大于等于关联的过电流保护装置,或无此装置时,额定电流大于等于其所安装电路的 最小电流承载能力,参考表2。 隔离开关应符合GB/T14048.1和GB/T14048.3,且应具有独立的手动操作机构。此外,起保护和/ 或隔离作用的负荷隔离开关,应满足以下要求 a)无极性的(来自光伏方阵的故障电流可与正常工作电流方向相反); b) 能切断满载和预期故障电流,故障电流来自于光伏方阵和其他相连的电源(如有),如:发电 机、电网: C) 当关联过电流保护装置时,额定值应满足5.6的要求; d)1 同时切断所有带电导体。 光伏方阵隔离开关应切断所有导体(包括功能接地导体)。 如能确保同等安全水平,也可使用带载切断插头连接器。 注:只有具有特殊结构的插头和插座才能安全切断负裁

    6.1.5交直流电路的分隔

    除了满足GB/T16895的具体要求外,交流和直流电路的分隔应与不同电压等级的分隔要求一致。 注:交流和直流电路之间应保持最高电压存在时的双重绝缘。 应清晰地标识不同类型的电路(如:使用标签或不同颜色电缆)

    6.1.6插头、插座和连接

    6. 1. 7 防反二极管

    若使用防反二极管,应满足以下要求:

    a) 额定电压至少为光伏方阵最大电压的2倍; b) 额定电流(IMAx)至少为被保护电路在STC下的短路电流的1.4倍,即: 1 对光伏组串:1.4倍的光伏组件短路电流; 2)对光伏子方阵:1.4倍的光伏字方阵短路电流; 3)对光伏方阵:1.4倍的光伏方阵短路电流。 c) 安装后无裸露的导电部件; d)应带防护以避免环境因素引起的衰退。 防反二极管不可替代过流保护装置。 注:防反二极管由于电压瞬变导致的失效模式通常是短路状态,所以二极管不能代替过流保 当雪或其他环境的反射可能造成光伏组件产生较大短路电流时,计算IMAx的修i 由气候条件等确定。

    6. 1. 8. 1 一般规定

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    光伏组串、光伏子方阵和光伏方阵的电缆规格应根据以下因素确定: a)所用的过电流保护额定值; b)电路最小额定电流(见表2); c)电压降及预期故障电流; 应根据5.6确定过电流保护,且电缆应能承受经最近过电流保护装置流入的最坏情况电流(来自远 处方阵部分)和与之相邻的并联组串产生的最坏情况电流的叠加值

    6. 1. 8. 2 载流量

    电缆的载流量应大于表2的电路最小 安装地点和安装方式造成的电缆的降额因数应符合GB/T16895系列标准。电缆的选择和敷设应满足GB 50217的要求。 在确定电缆额定值时应考光伏组件的实际短路电流价 标称值之间的差异

    表2电路最小额定电流

    逆变器在故障情况下可向方阵提供反灌电流,所有电路额定电流的计算均应考虑反灌电流值, 由表2算得的电路额定值中

    6. 1. 8.3 类型

    6. 1. 8. 4 安装方式

    电缆应被支撑以使其免受风/雪造成的疲劳,并在光伏系统全寿命期内保持电缆的性能和安装要求。 应防止电缆接触尖锐楞缘。所有暴露在阳光下的非金属套管和导管应为耐紫外型。 电缆扎带不应作为主要的支撑方式,除非其寿命大于等于系统寿命或预定的维护周期。如果将电缆 扎带作为支撑装置,则其安装不能对电缆造成损坏。

    6. 2. 1 隔离方式

    6. 2. 1.1 一般要求

    应根据表3确定光伏方阵 逆变器的断开 的要求

    表3光伏方阵安装所要求的隔离装置

    6.2.1.2逆变器的隔离开关

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    应有将逆变器与光伏方阵的所有极隔离的方式(集成在组件上的逆变器,或直流线缆长度≤1.5m 寸除外),例如:直流侧的隔离开关, 注:组件集成逆变器是永久连接到光伏组件的逆变器(例如连接到光伏组件背板的逆变器) 通过直接更换设备进行维修的逆变器,应采用如下隔离方式之一: a)一个邻近的物理上独立的隔离开关; b)一个与逆变器机械相连的隔离开关,允许逆变器从包含隔离开关的部分移除时无电击风险; c)一个安装在逆变器内部的隔离开关,此时逆变器的隔离措施只在隔离开关处于断开位置时才可 操作,即只有隔离开关处于断开位置时,逆变器的可维修部分才能断开或拆卸: d)一个安装在逆变器内部的隔离开关,此时逆变器的隔离措施仅通过工具才能操作,并且标注易 见的警告标识或文字说明“禁止带载断开”。 通过更换内部元器件进行维修的逆变器,隔离开关的安装应使逆变器的维修(如:更换逆变模块或 团点清铺滤网)太全巨新由主倍 下要在同一外市

    用作过电流保护的适当额定值的断路器也可提供带载分断隔离功能, 其他符合6.2.1特性的断开隔离装置也可作为隔离措施。 不能分断负载电流的开关,应标注不能带载分断,且一般应是不可接近的。 当多个子方阵隔离装置靠近功率装换装置安装时(即2m之内且在视线内),则不需要光伏方阵电 缆,因此也不需要光伏方阵带载分断开关。这种情况下,子方阵开关都应是带载分断开关。 当采用多个隔离装置隔离逆变器时,应满足以下条件之一: a)应是联动的,以保证全部同时动作; b)应集中在同一位置,应贴有警告标识注明:须隔离所有输入才能隔离设备。 表3要求的隔离装置应安装在所有未直接接地的带电导体上。 当要求带载分断(隔离开关),则装置的所有极均具备此功能且所有极应是联动。

    6.2.2接地和联结布置

    6.2.2.1联结导体的尺

    光伏方阵外部金属框架接地的导体,应采用线径最小截面积6mm的铜或其他等效导体。 某些系统结构中,由于雷电防护系统的要求,导体的最小尺寸可能需要增大,见图2。 图3给出光伏方阵裸露导电部分接地要求的示例

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    宜参照GB/T21714.2和GB/T21714.3,或根据当地情况如:每年的雷日天数或其他雷电特性。应评估光伏方阵与 其他建筑物的相对位置和能使光伏方阵免受雷电冲击的构造。 注:依据GB/T21714.2实现在现场接地。 图2光伏方阵裸露可导电部分的功能接地/联结判定流程图

    图中的接地连接均为功能接地连接。出于雷电防护也可要求连接外露的金属边框 为了保护电气设备免受雷电过电压,光伏方阵和应用电路之间必须进行等电位连接。等电位联结导体应尽 可能靠近带电导体,以减少线路环路。 过压保护电涌保护器的安装位置应根据制造商的要求确定

    图中的接地连接均为功能接地连接 金属边框 为了保护电气设备免受雷电过电压,光伏方阵和应用电路之间必须进行等电位连 可能靠近带电导体,以减少线路环路。 过压保护电涌保护器的安装位置应根据制造商的要求确定

    所有带电导体与设备接地导体之间应保持较高阻抗

    图3光伏方阵裸露可导电部分的接地

    6.2.2.2独立接地电极

    雷电防护电极的规格和材质选择参见GB50057

    6.2.2.3等电位联结

    6.2.2.3.1一般性要求

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    等电位联结有两种方式:主等电位联结和辅助等电位联结。 主等电位联结是指裸露可导电部分与主接地端子的。 辅助等电位联结是裸露可导电部分之间或裸露可导电部分与外界可导电部分之间的连接。为了防止 电击,可要求辅助等电位联结。 光伏方阵边框联结应依照图2的判定流程图

    6.2.2.3.2光伏方阵联结导体

    6.2.2.3.3光伏方阵的功能接地端子

    光伏方阵的一个载流极接地时,既功能接地时,只能在一个点接地,此点应与电气安装的主接地端 子相连。 对于包含子接地端子的电气安装,如果子接地端子已考虑了此用途,则光伏功能接地可与子接地端 子连接。 功能接地连接可建立在逆变器内部。当测量光伏方阵与地之间的绝缘电阻时允许切断功能接地。 功能接地点应在光伏方阵和逆变器之间,并尽可能靠近功率转设备。 注:隔离装置切断功能接地导体时,应注意切断接地连接的位置。

    6.2.2.3.4光伏方阵的功能接地导体

    当功能接地(直接或通过电阻接地)是将主光伏方阵导体进行接地时,功能接地导体的最 应:

    6. 2. 3 布线系统

    6.2.3.1符合相关布线标准

    光伏方阵布线应满足本标准中电缆和安装的要求,并满足当地标准和法规。无国家标准或规范时 方阵布线系统应满足GB/T16895系列标准。 应特别注意保护布线系统免受外部影响

    6.2.3.2 布线回路

    光伏方阵应按使导电回路面积最小的方式布线,以降低雷电导致的过电压值。光伏组串正极和负 应从同一侧平行敷设,参考图4所示的平行敷设方式

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    6.2.3.3布线标识

    图4最小回路面积的光伏组串布线

    在建筑物上或内部安装的光伏方阵布线应贴有永久标识。光伏方阵(和子方阵)电缆可通过以 方式之一进行识别: a) 光伏布线使用的光伏电缆有特殊标志,且标志是永久的,清楚的,不可擦除的; b 当布线没有特殊标志时,应粘贴带有“光伏直流”字样的特殊颜色标签; c)当电缆封闭在导管或护套中,则应将标签粘贴在导管或护套外面。 当多个光伏子方阵或光伏组串导线接入逆变器或汇流设备时,应分组或成对标识

    户用光伏并网发电系统的所有标志应: a)符合国家相关标准的要求; b)不可擦除的; c)在户用光伏并网发电系统的使用寿命内应清晰可辨; d)能被操作人员理解。 附录B给出了标志实例。

    为了保证各类操作人员的安全(维护人员,巡检员,公共配电网络运营商,紧急救助人员等),宜 注明建筑物上安装有光伏设施。 标志(B.2图)可固定在: a)电气安装的起始位置; b)计量位置,当远离电气安装起始位置时; c)与逆变器相连的并网箱或配电箱; d)供给电源的所有隔离位置

    应在光伏组串汇流箱(如有)或逆变器上粘贴“光伏D.C.”或类似的标志,且在光伏组串汇流箱 和开关上标注“白天带电”标志。

    7. 4. 1 一般规定

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    隔离装置应按光伏方阵布线图采用可识别的名称或数字予以标注。 所有开关应清楚地标明闭合和断开的位置

    应按光伏方阵布线图采用可识别的名称或数字子 应清楚地标明闭合和断开的位置

    环境标准7.4. 2光伏方阵隔离装置

    应在靠近隔离开关或同类设备的显著位置处粘贴标志,以区别光伏方阵隔离开关。 当使用多个非联动隔离装置时,应提供标志以警告:含多个直流电源,且应关闭所有隔离开关才能 安全隔离设备。

    DVC的电压限值见表A.1

    (资料性附录) DVC限值

    表A.1决定电压分级的限值汇总

    上海标准规范范本T/CPIA 0011.204—2019

    本附录提供了满足条款7规定的合适的标志示例(见图B.1和B.2)

    本附录提供了满足条款7规定的合适的标志示例(见图B.1和B.2)

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