CN204886123U - 一种分断电路及应用该电路的主动式分断保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种分断电路及应用该电路的主动式分断保护装置，所述分断电路包括可受控可断开装置和过流自动断开装置。所述可受控可断开装置的控制端连接分断控制器。所述过流自动断开装置与可受控可断开装置并联连接。本实用新型在光伏系统中不存在短路故障时，由可受控可断开装置承担电流，在光伏系统中发生短路故障时，可受控可断开装置在低的分断电压下断开，从而将电流转移到过流自动断开装置上，由小电流的过流自动断开装置去分断与正常工作电流大小基本相当的故障电流。本实用新型能够实现光伏系统中短路故障的可靠分断，反应灵敏，准确率高，且结构简单，成本低，体积小，易于推广应用。

Description

一种分断电路及应用该电路的主动式分断保护装置

技术领域

本实用新型涉及光伏系统故障保护技术领域，尤其涉及一种分断电路及应用该电路的主动式分断保护装置。

背景技术

现有光伏系统一般采用保险丝或断路器作为故障保护手段，传统保险丝或断路器为被动保护器件，动作电流一般为额定工作电流的数倍。可是，光伏电池板的短路电流较小，仅为其正常工作电流的一点几倍。显然，保险丝和断路器无法有效分断故障电流，只能采用主动分断完成光伏系统的故障脱离。传统主动分断装置均是接收外部控制信号，而后才断开。但是，在光伏系统中光伏板电压通常是高压直流，常用到的主动分断保护装置包括直流继电器、直流接触器、直流断路器配合内部的分励脱扣器或电操等，不但结构复杂，而且直流继电器、直流接触器、直流断路器等高压直流分断装置的体积大，价格昂贵。直流电流的分断不同于交流，交流电流存在电压电流的过零点，接触器/继电器等可以在过零点灭弧，继而可靠分断电流。而直流没有电压或电流的过零点，分断直流的成本高，不易于推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于通过一种分断电路及应用该电路的主动式分断保护装置，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种分断电路，该电路包括可受控可断开装置和过流自动断开装置；所述可受控可断开装置的控制端连接分断控制器；所述过流自动断开装置与可受控可断开装置并联连接。

特别地，所述可受控可断开装置选用但不限于交流继电器、交流接触器或交流断路器的任一种。

特别地，所述过流自动断开装置选用但不限于断路器或直流熔断器任一种。

特别地，所述可受控可断开装置选用磁保持继电器。

本实用新型还公开了一种应用上述分断电路的主动式分断保护装置，该装置包括用于光伏系统的短路故障检测电路、分断控制器以及分断电路；所述分断电路包括可受控可断开装置和过流自动断开装置，过流自动断开装置与可受控可断开装置并联连接；所述短路故障检测电路与分断控制器电连接，检测光伏系统中是否存在短路故障；所述分断控制器连接可受控可断开装置的控制端，在短路故障检测电路检测到光伏系统中发生短路故障时，输出脉冲指令给可受控可断开装置，使可受控可断开装置断开。

特别地，所述可受控可断开装置采用磁保持继电器；所述过流自动断开装置选用直流熔断器。

本实用新型提出的分断电路及应用该电路的主动式分断保护装置采用交流继电器、交流接触器或交流断路器等可受控可断开装置与断路器或直流熔断器等过流自动断开装置并联的方式实现光伏系统的短路故障主动式分断，在光伏系统中不存在短路故障时，由可受控可断开装置承担电流，在光伏系统中发生短路故障时，可受控可断开装置在低的分断电压下断开，从而将电流转移到过流自动断开装置上，由小电流的过流自动断开装置去分断与正常工作电流大小基本相当的故障电流。本实用新型解决了传统主动分断装置结构复杂，成本高，体积大，以及单独使用交流继电器、交流接触器等，虽然成本低体积小，但不能有效分断高压直流，而熔断器虽然能够分断直流，但无法接受外部控制指令断开的问题。本实用新型能够实现光伏系统中短路故障的可靠分断，反应灵敏，准确率高，且结构简单，成本低，体积小，易于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的分断电路结构图；

图2为本实用新型实施例提供的主动式分断保护装置结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1所示，本实施例中分断电路101具体包括可受控可断开装置1011和过流自动断开装置1012。所述可受控可断开装置1011的控制端连接分断控制器。所述过流自动断开装置1012与可受控可断开装置1011并联连接。需要说明的是，所述可受控可断开装置1011可选用但不限于交流继电器、交流接触器、交流断路器的任一种，或低压直流继电器等任何可受控断开的开关。所述过流自动断开装置1012选用但不限于断路器或直流熔断器的任一种,可替换为任何当电流大于一定值可以自动断开的保护器件。在本实施例中所述可受控可断开装置1011采用磁保持继电器。所述过流自动断开装置1012选用直流熔断器。

如图2所示，本实施例中应用上述分断电路101的主动式分断保护装置具体包括用于光伏系统的短路故障检测电路201、分断控制器202以及分断电路101。所述分断电路101包括可受控可断开装置1011和过流自动断开装置1012，过流自动断开装置1012与可受控可断开装置1011并联连接。所述可受控可断开装置1011可选用但不限于交流继电器、交流接触器、交流断路器的任一种，或低压直流继电器等任何可受控断开的开关。所述过流自动断开装置1012选用但不限于断路器或直流熔断器的任一种,可替换为任何当电流大于一定值可以自动断开的保护器件。在本实施例中所述可受控可断开装置1011采用磁保持继电器。所述过流自动断开装置1012选用直流熔断器。

所述短路故障检测电路201与分断控制器202电连接，用于检测光伏系统中是否存在短路故障。所述短路故障检测电路201的故障检测手段可以采用如下几种方案的任一种：一是电流、电压采样相结合，当电压值显著低于正常值，且存在持续电流，判定为短路故障发生。二是采用电压跌落判定，短时间内(一般为ms量级)电压发生显著下跌，可以判断为发生短路等严重故障。三是采用电流频谱分析，发生拉弧等故障时，电流存在特定频谱，可借此判断拉弧故障。需要说明的是，所述短路故障检测电路201的具体实现方式有多种，本领域普通技术人员可以根据需要灵活设计，故其具体电路结构在此不再赘述。所述分断控制器202连接可受控可断开装置1011的控制端，用于在短路故障检测电路201检测到光伏系统中发生短路故障时，输出脉冲指令给可受控可断开装置1011，使可受控可断开装置1011断开。

下面以光伏汇流箱支路为例对本实用新型进行具体说明。可受控可断开装置1011采用磁保持继电器。过流自动断开装置1012选用直流熔断器。磁保持继电器与直流熔断器并联连接。磁保持继电器主要承担正常情况下的载流作用；直流熔断器的额定电流远小于正常工作电流，直流熔断器充当分断故障电流的作用。工作时，在短路故障检测电路201未检测到短路故障时，磁保持继电器保持闭合状况。由于磁保持继电器导通电阻远小于直流熔断器，因此光伏电池板输出电流基本全部流过磁保持继电器，几乎没有导通损耗。当短路故障检测电路201检测到光伏电池板支路发生故障时，分断控制器202下发控制指令让磁保持继电器断开。此时故障电流从磁保持继电器转移到直流熔断器支路，因直流熔断器继续导通，磁保持继电器的两端继续维持低电压。继电器属于零电压断开，不存在高压直流的灭弧问题，因此可以采用磁保持继电器等低成本器件。因直流熔断器的额定电流远小于正常工作时的支路电流，直流熔断器在持续导通一段时间后熔断。直流熔断器分断故障电流，须采用高压直流熔断器，以保证故障电流可靠分断。

例如，光伏电池板正常工作时的电流在1～10A之间，光伏电池板的开口电压是1000VDC，传统上通常会选择额定电流15A，耐压1000VDC的直流熔断器。如果直流熔断器后面的电气设备(可能是汇流箱，也可能是逆变器)发生短路，由于光伏电池板的特性很软，短路后的电流可能也就在0～11A之间，直流熔断器不可能断开。这样可能会引起汇流箱或逆变器的起火燃烧。而采用本实用新型提供的分断电路后，直流熔断器可以选择额定电流1A的耐压1000V的直流熔断器(或者一个额定电压1000VDC,额定电流2A的具备热磁脱扣功能的断路器)，在直流熔断器上并联一个额定电流15A，耐压250VAC或24VDC的磁保持继电器(该继电器断开后触头之间可耐压满足1000VDC，但不能在1000VDC情况下分断)或者一个具备分励脱扣功能断路器，能分断24VDC,额定电流15A，外部装置给具备分励脱扣功能断路器一个信号它就可以立即分断。当该分断电路后面的汇流箱或逆变器发生短路故障后，短路故障检测电路检测到，从而分断控制器输出脉冲指令让磁保持继电器状态反转，变成断开状态，此时由于磁保持继电器两端并联了一个直流熔断器，在磁保持继电器分断的过程中继电器两端的电压不会超过24VDC，当磁保持继电器断开后，故障电流会转移到1A的直流熔断器上，此时，只要故障电流大于1A，直流熔断器就会断开，进而提升了光伏电池板的安全性能，同时又相比传统主动分断装置采用直流继电器或直流接触器，显著降低了成本。对于光伏系统，故障后的短路电流通常和额定电流差不多，甚至在光照较差的条件下，短路电流甚至会低于其额定电流，所以传统上如果单纯仅采用一个1000VDC12A或15A的熔丝，虽然可以保证正常工作时熔断器不误动作，但一旦后端短路后该熔断器也不会动作，采用本实用新型的方案后，既降低了成本，又保证了安全断开。

本实用新型的技术方案采用交流继电器、交流接触器或交流断路器等可受控可断开装置与断路器或直流熔断器等过流自动断开装置并联的方式实现光伏系统的短路故障主动式分断，在光伏系统中不存在短路故障时，由可受控可断开装置承担电流，在光伏系统中发生短路故障时，可受控可断开装置在低的分断电压下断开，从而将电流转移到过流自动断开装置上，由小电流的过流自动断开装置去分断与正常工作电流大小基本相当的故障电流。本实用新型解决了传统主动分断装置结构复杂，成本高，体积大，以及交流继电器、交流接触器等虽然成本低体积小，但不能有效分断高压直流，熔断器虽然能够分断直流，但无法接受外部控制指令断开的问题。本实用新型能够实现光伏系统中短路故障的可靠分断，反应灵敏，准确率高，且结构简单，成本低，体积小，易于推广应用。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种分断电路，其特征在于，该电路包括可受控可断开装置和过流自动断开装置；所述可受控可断开装置的控制端连接分断控制器；所述过流自动断开装置与可受控可断开装置并联连接。

2.根据权利要求1所述的分断电路，其特征在于，所述可受控可断开装置选用但不限于交流继电器、交流接触器或交流断路器的任一种。

3.根据权利要求1所述的分断电路，其特征在于，所述过流自动断开装置选用但不限于断路器或直流熔断器的任一种。

4.根据权利要求2或3任一项所述的分断电路，其特征在于，所述可受控可断开装置选用磁保持继电器。

5.一种应用权利要求1所述分断电路的主动式分断保护装置，其特征在于，该装置包括用于光伏系统的短路故障检测电路、分断控制器以及分断电路；所述分断电路包括可受控可断开装置和过流自动断开装置，过流自动断开装置与可受控可断开装置并联连接；所述短路故障检测电路与分断控制器电连接，检测光伏系统中是否存在短路故障；所述分断控制器连接可受控可断开装置的控制端，在短路故障检测电路检测到光伏系统中发生短路故障时，输出脉冲指令给可受控可断开装置，使可受控可断开装置断开。

6.根据权利要求3所述的主动式分断保护装置，其特征在于，所述可受控可断开装置采用磁保持继电器；所述过流自动断开装置选用直流熔断器。