独立供电系统设计与安装培训指南
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前言

近年来,澳大利亚与独立供电系统的设计安装有关的标准已经数次修改并发布,主要包括以下几条:

(1)AS/NZS 4509.1—2009替代AS 4509.1—1999和AS 4509.3—1999。

(2)AS/NZS 4509.2—2010替代AS 4509.2—2002。

(3)AS/NZS 5033—2012替代AS/NZS 5033—2005。

本文件与《独立供电系统设计与安装培训指南(第七版)》配套使用,对上述标准的更改部分进行了阐述。本文件包括根据更新后的标准要求对上述出版物的第七版进行修订。请注意,本文件所提及的修改主要基于新版的《独立供电系统设计与安装培训指南》,虽然文件已经极为谨慎,读者还是需要自己对比上述标准,恰当运用。

修改

以下是针对《独立供电系统设计与安装培训指南(第七版)》的修改信息。

概述

所有提及AS 4509的部分都修改为AS/NZS 4509。

第4章

4.15节,许可要求:

将“AS 4509《独立供电系统 第1部分:安全;第2部分:系统设计导则;第3部分:安装与维修》、AS/NZS 5033—2005《光伏阵列安装》”替换为“AS/NZS 4509.1—2009《独立供电系统 第1部分:安全与安装》、AS/NZS 4509.2—2010《独立供电系统 第2部分:系统设计导则》”、“AS/NZS 5033—2012《光伏阵列安装及安全要求》”

第9章

9.27节,安装要求:

将“AS 4509.1《独立供电系统 第1部分:安全》、AS 4509.2《独立供电系统 第2部分:系统设计导则》、AS 4509.3《独立供电系统 第3部分:安装与维修》”替换为“AS/NZS 4509.1—2009《独立供电系统 第1部分:安全与安装》、AS/NZS 4509.2—2010《独立供电系统 第2部分:系统设计导则》

第17章

(1)17.4.1节,温度修正因子:

将图17.1所示的典型电池容量变化与温度的关系(从AS 4509.2—2002《独立供电系统 第2部分:系统设计导则》第36页的图5复制)替换为图17.2所示的典型电池容量修正系数与温度的关系(基于AS/NZS 4509.2—2010《独立供电系统 第2部分:系统设计导则》),并将图17.2(前版的图17.1)从17章中删除。

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图17.2 C100与C20充放电率下典型电池容量修正系数与温度的关系

(2)17.5节,逆变器选型:

将“AS 4509.2建议逆变器容量应至少预留10%的裕量”替换为“AS/NZS 4509.2—2010《独立供电系统 第2部分:系统设计导则》表B6建议逆变器的安全系数仅在设计决策时应用,表A6表明其是在系统设计的时候决定好的,通常建议取值10%。”

第20章

(1)第20章,系统布线:

将“这一章还参考了AS/NZS 5033《光伏阵列安装》。”替换为“这一章还参考了AS/NZS 5033—2012《光伏阵列安装及安全要求》。”

(2)20.4节,传输允许的电压降:

在“光伏阵列到电池之间的电缆的选择标准为:应使光伏阵列到电池之间的电压降小于5%的系统电压。此外,还建议电池和任何负载之间的电压降应该被限制在5%以内,尤其是在12V系统中。”后面添加“需要注意的是,根据AS/NZS 5033—2012《光伏阵列安装及安全要求》的2.1.9(c)条,光伏阵列和控制器之间容许的最大压降为3%”。

(3)20.8节,光伏阵列故障电流保护和电缆选型:

AS/NZS 5033—2012《光伏阵列安装及安全要求》不容许消防安全,因此,更换整个20.8节为:

对光伏组串、子阵列和光伏阵列的故障电流保护的详细要求见AS/NZS 5033—2012《光伏阵列安装及安全要求》。

AS/NZS 5033—2012《光伏阵列安装及安全要求》中的3.3.3(第24页)要求在SAPS中的光伏阵列电缆必须始终有故障电流保护。这是为了保护光伏阵列电缆不受电池故障电流损伤。

3.3.5(第25页)提出了光伏组串、子阵列和光伏阵列的故障电流保护设计方法。故障电流保护要求如下。

对于光伏组串满足下式:

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式中 Iscmod——组件开路电流;

ITRIP——故障电流保护装置的动作电流。

对于子阵列满足下式[见下文注意事项(2)]:

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式中 Iscsubarray——子阵列短路电流;

ITRIP——故障电流保护装置的动作电流。

对于光伏阵列满足下式:

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式中 Iscarray——阵列短路电流;

ITRIP——故障电流保护装置的动作电流。

注意:

(1)在小型光伏阵列中,如果光伏阵列中的所有电缆的额定电流大于1.25倍短路电流,则不需要子阵列保护。

(2)制造商的设定可能包括模块的“保险丝额定最大电流”或“跳闸电流”或“故障电流”。如果是这样,则不需要此步骤。选择这些限值(系数1.25)的最低者,使得保护不在增加辐照的情况下跳闸。因为往往不可能找到非常准确符合这些限值的保护,一般是给定一个限制范围(1.25或1.5~2.4)。

具有隔离功能的断路器常被用于故障电流保护,从而使系统的部件可以被安全地隔离。

AS/NS 5033—2012《光伏阵列安装及安全要求》的条款3.3.5.3规定:光伏阵列过流保护设备既可以用于光伏阵列电缆,也可以用于太阳能控制器和电池之间,只要其容量合适,可以保护该光伏阵列的电缆。

AS/NZS 2033—2012《光伏阵列安装及安全要求》的4.3.6详细介绍了关于两种情况下额定电流的设置要求,分别是需要故障电流保护的光伏组串、子阵列、光伏阵列电缆和不需要故障电流保护的光伏组串、子阵列电缆。

表20.5列出了这些要求,电缆大小设定必须满足压降要求。

表20.5 光伏阵列电路的额定电流

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【例】一个光伏阵列由3个光伏组串并列而成。每个光伏组串包含2个串联组件,参数如下:Umod=24V,Isc=5.4A,Imod_reverse=15A。

光伏阵列电缆及熔断器规格是什么?

光伏组串的电缆规格是怎样的?满足压降要求吗?

光伏组串保护需要吗?如果是,是什么规格?

(1)光伏阵列熔断器。

熔断电流必须介于阵列短路电流的1.25倍和2倍之间,因此

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熔断电流为30A。

(2)光伏阵列电缆。

如前所述,电路保护电流不能大于电缆的载流量值。

因此,选择电缆型号为:载流量为45A,横截面积7.56mm2(表20.3)。

(3)光伏组串电缆(无保护)。

必须介于最近的下游保护装置(光伏阵列熔断器)的额定动作电流+1.25×其他组串的短路电流之间,因此

光伏组串电缆规格=30A(光伏阵列熔断器额定动作电流)+1.25×2×5.4(故障电流可来自其他两个组串)=43.5A

根据以上表格,选择的电缆型号为:载流量为45A,横截面积7.56mm2

光伏阵列和电池之间最大允许电压降Ud=0.05×48=2.4V。

按照AS/NZS 5033—2012《光伏阵列安装及安全要求》,光伏阵列和控制器之间的最大压降为3%。

假设光伏组串电缆的压降为1%,光伏阵列电缆的压降为2%,因此各自的最大允许的电压降为:

光伏组串电缆Ud=0.01×48=0.24V,光伏阵列电缆Ud=0.02×48=0.48V,且

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因此,最大长度为9.18m(组串到组串汇流箱),这适用于组串电缆。

由此,电压降的要求得到满足。

在这种情况下,通过光伏组串电缆的潜在故障电流大于Imod_reverse。为了防火,组串电流保护装置是必要的。

(4)光伏组串电缆熔断(有保护)。

必须为模块的短路电流的1.5~2.4倍。

因此:

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选择的熔断装置为10A。

(5)光伏组串电缆(有保护)。

最低载流量为10A。

因此选择载流量为15A、2.09mm2的电缆(表20.3)。由此可见,光伏组串电缆有保护时,所需的电缆规格低得多(因此较便宜),但是需要确保压降要求仍然满足。

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所以光伏组串电缆必须小于2.54m,以保证压降小于1%;如果压降容许值为2%,则该电缆将小于5.08m;如果压降容许值为3%,则电缆必须小于7.62m。

根据电路的最终布置,可能需要选择规格较高的电缆。

(4)20.9节。将图20.1替换为下图。

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(5)20.12.2节,裸露导电部件接地:

将“根据AS 5033的5.4条,只要所有接线双重绝缘,光伏阵列的裸露导电部件不需要接地。然而,通常建议易被触及的设备还是需要接地。AS 5033的图5.9是辅助正确选择设备接地策略的决策树。”替换为“在AS/NZS 5033—2012《光伏阵列安装及安全要求》的4.4.2中,如果所有阵列为ELV且所有电线均是双重绝缘,裸露光伏阵列的导电部件不需要接地。然而,通常建议易被触及的设备还是需要接地。AS/NZS 5033—2012《光伏阵列安装及安全要求》的图4.3是辅助正确选择设备接地策略的决策树。”

(6)20.13节,防雷保护:

将“AS 5033—2009要求按照AS 1768对所有安装系统实施防雷评估。系统设计者和安装者必须熟悉AS 1768以确定是否需要在安装区域内配置防雷设施。”替换为“AS/NZS 5033—2012《光伏阵列安装及安全要求》要求根据IEC 62305第2部分进行防雷评估,如果需要的话,应当根据IEC 62305的第3部分和第4部分进行安装。AS/NZS 5033—2012《光伏阵列安装及安全要求》的附录G包含了澳大利亚和新西兰的雷电密度图。系统设计者和安装者必须熟悉IEC 62305以确定是否需要在安装区域内配置防雷设施。”

第21章

第21.1节,澳大利亚标准:

将“AS 4509.1《独立供电系统 第1部分:安全》、AS 4509.2《独立供电系统 第2部分:系统设计导则》、AS 5033《光伏阵列安装》”替换为“AS/NZS 4509—2009《独立供电系统 第1部分:安全与安装》、AS/NZS 4509—2010《独立供电系统 第2部分:系统设计导则》、AS/NZS 5033—2012《光伏阵列安装及安全要求》”。