1 光伏直流汇流箱结构和原理

• 光伏直流汇流箱是指将光伏组串连接并配有必要的保护器件，实现光伏组串间并联的箱体。由于光伏直流汇流箱布置在户外，一般要求防护等级在IP65以上。
• 图1是光伏直流汇流箱的一次原理图。光伏直流汇流箱组串输入侧一般采用熔断器作为保护器件，输出侧采用直流断路器作为保护器件，在直流母排上加装防雷器。

• 对于熔断器的选择，我国规范尚不健全。这里参考《美国国家电气规范》(NEC，2011版)690.35（B）条，对于浮地系统(我国的光伏直流汇集系统一般采用浮地的方式)，组串的正、负极均安装熔断器。因为光伏直流汇集系统的短路电流主要由光伏组件提供，不像交流系统那么大，因此光伏直流汇流箱的熔断器应选择能适应这一特点的光伏专用熔断器。

• 假设光伏直流汇流箱的汇集路数为n路，每一路的短路电流为Isc(Isc为STC条件下组件的短路电流)，则当某一组串的正负极短路时(见图2)，流过该组串熔断器的短路电流为(n-1)*1sc，比如，光伏直流汇流箱的路数为24路，某一组串发生短路时，流入该组串熔断器的电流为23Isc。

• 熔断器的额定电压一般不应低于1500V/1000V（IEC）。熔断器的额定电流一般应不小于1.56Isc，并不大于组件厂家允许的最大熔断器额定电流。
• 之所以这样选择1.56Isc,是根据《美国国家电气规范》(NEC，2011版)690.8(A)条的规定。该规定假设组件最大电流是Isc的125%，其原因是在某种云覆盖的条件下，云相当于放大镜，光照强度比STC对应的辐照度(1000W/m2)可高出25%。二是美国国家电气规范(NEC,2011版)690.8（B）条，要求熔断器必须能承受125%的组件最大电流。最终结果是，断路器的额定电流按照125%的1sc的125%选择，即为156%1sc。

• 若干组串并联后，一般通过直流断路器作为保护器件，经过直流断路器后输出。直流断路器一般采用4P直流断路器、每两极串联作为一极的方式，以达到1500V/1000V的耐压水平【现阶段许多厂家陆续推出3P直流断路器，采用2个正极端子串联以2P+/1P-方式输出，以减少壳架体积，降低设备成本】。直流断路器的额定电流亦按照1.56Isc选择。

• 光伏直流汇流箱输出端应配置防雷器，正极、负极都应具备防雷功能。规格应满足如下要求:

1）最大持续工作电压Uc:Uc＞1.3Uoc(STC)。

2）最大放电电流Imax：1max(8/20)≥40kA，标称放电电流In:I(8/20)≥20kA。

3）电压保护水平Up，Up是在标称放电电流I。下的测试值，具体应用要求见表1。

4）防雷器应具有脱离器和故障指示功能。

• 可以采用两只低电压的防雷器串联来提高电压等级，但两只串联防雷器的保护水平之和应小于4kV。

• 为方便用户及时准确地掌握光伏组串的工作情况，保证太阳能光伏发电系统发挥最大功效，光伏直流汇流箱中一般装有监视装置。监视装置可监测每个输个回路的电流、直流母排的电压和防雷器的工作状态。监视装置一般建议采用自供电的方式，以避免大范围、长距离供电的问题。监视装置一般采用485通信方式【总线串行接口通讯，RS485最大传输速率为10Mbps，最大传输距离为1500m，其逻辑特性表示为：逻辑“1”以两线间的电压差+（2~6V表示）；逻辑“0”以两线间的电压差-（2~6V表示），接口电平一般比末端底以保护电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可与TTL电路连接】，为防止从通信线中将感应雷引起的过电压引人到光伏直流汇流箱中，要求在光伏直流汇流箱的485接口安装信号防雷器，并且通信线应采用铠装屏蔽或穿钢管敷设的方式。