1、引言

　　熔斷器作為一種過電流保護器件，串聯在電路中，可在系統出現短路故障時及時切斷故障回路，保障系統安全，因此廣泛應用于各種電氣系統中，光伏系統直流側保護也不例外。光伏系統直流側一般由多個組串并聯，無論是集中式還是組串式逆變器方案，使用熔斷器作為直流側過流保護已是行業內標準解決方案。近年來，部分廠家提出對于每路MPPT中僅有兩路組串并聯的組串式逆變器，直流側不需要熔斷器保護的觀點。筆者通過對系統結構深入分析和IEC標準研究發現，該系統中如果沒有熔斷器等過流保護器件存在巨大的安全隱患，也不符合IEC62548《光伏陣列設計要求》。

　　2、兩組串并聯系統無熔斷器保護的風險分析

　　2.1 兩組串并聯系統等效電路

　　兩組串并聯系統等效電路如圖1（a）所示，系統由多路MPPT輸入回路組成，每路MPPT接兩路組串，各光伏組串通過Boost升壓電路后并聯在一起，前級Boost升壓電路一般都并聯旁路元件，目的是當電壓升高后將Boost升壓電路旁路，提高系統的效率。

　　圖1 兩組串并聯系統等效電路

　　當Boost升壓電路工作時，Boost升壓電路在串聯回路中可等效為一個電感和二極管，如圖1（b）所示。當Boost升壓電路不工作時，電流將流過旁路元件，如圖1（c）所示。當僅僅分析電路反向電流阻擋特性時，無論Boost升壓電路工作還是不工作，電路都可簡化等效成如圖1（d）所示的等效電路，即光伏組串與逆變器直流母線之間等效為二極管連接。

　　針對圖1所示的逆變系統，部分廠家提出由于每路MPPT中僅有兩路組串并聯，即使其中一個組串發生短路，短路電流僅僅在兩個組串之間流動，其他組串和直流側能量由二極管反向阻斷，不會對組件造成損壞，因此直流側不需要熔斷器保護。然而筆者通過分析發現，該系統中如果沒有熔斷器等過流保護器件存在巨大的安全隱患，也不符合IEC62548要求。

　　2.2 風險1：短路點出現拉弧時，增大火災隱患

　　對于1000V光伏直流系統，當直流側由于絕緣破損、接頭松動等短路現象時，如果沒有熔斷器及時切斷故障回路，將持續產生拉弧，電弧在空氣中自由燃弧時電流可達200A以上，增大了火災發生的隱患，甚至可能超過組件和線纜的耐受能力，引起組件和線纜損壞。

　　2.2 風險2：某些過載工況下下存在安全隱患

　　NEC690標準中提到了兩種過載情況，一種情況是在某種云覆蓋的條件下，云就相當于放大鏡，并把陽光聚焦在光伏陣列上，光照強度比全日照時最多可高出25%，即直流輸入在ISC上增加了25%的電流，另一種情況是基于最大光伏電流是連續流動的假設，在連續運行條件下，直流輸入須額外增加25%。因此，最終結果是，對于任何光伏源支路或者匯集單條源支路電流的光伏輸出電路，電路的載流容量大于125%ISC的125%，即相乘得出ISC的156%。對于高溫的屋頂光伏電站，環境溫度達到60℃時，導線的降容因子為0.41，即直流導線載流能力大大減小，如果發生短路并持續一段時間，而又無熔斷器等過流保護器件來斷開故障回路，將導致線纜燃燒的風險加大，引發火災。