光伏汇流设备技术规范申请备案稿.docx

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光伏汇流设备技术规范申请备案稿

CGC

北京鉴衡认证中心认证技术规范

CGC/GFXXXX:

2013

（CNCA/CTSXXXX–2013）

光伏汇流设备技术规范

TechnicalRequirementsofPVCombinerAssemblies

2013-XX-XX发布2013-XX-XX实施

北京鉴衡认证中心发布

目    次

目    次I

前    言II

1范围1

2规范性引用文件1

3术语和定义1

4使用条件4

5技术要求4

6试验方法21

7标志、包装、运输、贮存30

附　录　A32

附　录　B33

附　录　C34

附　录　D34

前    言

为推动和规范我国光伏产业的发展，规范产品性能指标，促进产品产业化，适应国际贸易、技术和经济交流的需要，特制定本认证技术规范。

重新组成的CNCA/CTSxxxx–2013对原CNCA/CTS0001–2011的重大技术修改如下：

1——增加外壳的耐紫外线辐射（绝缘材料外壳）、可燃性等级、起吊装置，门的机械强度的要求。

2——增加材料的防腐蚀，耐热和耐着火性能，耐受非正常发热和着火的性能要求

3——增加电缆的选型要求

4——完善过流保护要求，分别对光伏组串和光伏子方阵的过流保护装置的选型提出要求

5——增加断开方式的要求

6——完善电涌保护器，熔断器，断路器，阻塞二极管的选型要求

7——增加操作和使用条件的要求

8——增加工频耐受电压的要求

9——修改环境试验要求，将“高、低温、恒定湿热试验”改为“温湿循环试验”，以更好的模拟光伏汇流设备的应用环境。

本技术规范由全国能源基础与管理标准化技术委员会新能源与可再生能源分技术委员会提出。

本技术规范由北京鉴衡认证中心归口。

本技术规范起草单位：

北京鉴衡认证中心、浙江方圆电气设备检测有限公司、北京科诺伟业科技有限公司、阳光电源股份有限公司、中国科学院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心、合肥工业大学、北京能高自动化技术股份有限公司、北京意科通信技术有限责任公司、中水电国际投资有限公司、信息产业邮电工业产品质量监督检验中心、中国三峡新能源公司。

本技术规范主要起草人：

刘璇璇、张正、王哲、曹仁贤、翟永辉、苏建徽、雷杰、谭捷、管承华、施成营、刘姿。

光伏汇流设备技术规范

范围

本规范规定了光伏汇流设备的术语和定义、技术要求、试验方法、试验规则及标志、包装、运输和贮存等。

本规范适用于直流电压不超过1500V的应用于光伏发电系统的光伏汇流设备。

规范性引用文件

下列文件对于本规范的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。

GB7251.1-2005低压成套开关设备和控制设备第1部分：

型式试验和部分型式试验成套设备

GB2297-1989太阳光伏能源系统术语

GB16895.32-2009建筑物电气装置第7-712部分：

特殊装置或场所的要求—太阳能光伏（PV）电源的供电系统（IEC60364-7-712，IDT）

GB18802.1低压配电系统的电涌保护器（SPD）

GB4208-2008外壳防护等级（IP代码）（IEC60529，EQV）

GB4943-2001信息技术设备的安全

GB/T191包装储运图示标志

GB/T2423.10-2008电工电子产品环境试验第2部分：

试验方法试验FC振动（IEC60068-2-6:

1995，IDT）

GB/T2423.17-2008电工电子产品环境试验第2部分:

试验方法试验Ka:

盐雾（增加）

GB/T2423.18-2000电工电子产品环境试验第2部分:

试验试验Kb:

盐雾,交变（氯化钠溶液）（增加）

GB/T13384-2008机电产品包装通用技术条件

GB/T17626.5-2008电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验（IEC61000-4-5:

2005,IDT）

IEC61730-1:

2004光伏（PV）组件安全鉴定第1部分:

结构要求

IEC61730-2:

2004光伏（PV）组件安全鉴定第2部分:

试验要求

IEC62446:

2009并网光伏发电系统：

技术资料，委托检测和验收测试的最低要求

EN61800-5-1:

2007可调速电力传动系统第5-1部分:

安全要求电、热和能量

术语和定义

光伏组串PVstring

将若干光伏组件依次串接构成一组，其电压与所需要的光伏方阵的输出电压相一致。

光伏方阵PVarray

又称光伏阵列。

将若干个光伏组件在机械和电气上按一定方式组装在一起并且有固定的支撑结构而构成直流发电单元。

光伏子方阵PVsub-array

可视作一个单元的光伏方阵的一部分。

光伏汇流设备PVcombinerassemblies

光伏汇流设备包括光伏组串汇流箱和光伏方阵汇流柜。

光伏组串汇流箱（简称光伏汇流箱）PVstringcombinerbox

将光伏组串连接，实现光伏组串间并联的箱体，并将必要的保护器件安装在此箱体内。

光伏方阵汇流柜（简称光伏汇流柜）PVarraycombinerbox

将光伏子方阵连接，实现光伏子方阵间并联的箱体，并将必要的保护器件安装在此箱体内。

注：

一般大型方阵由多个光伏子方阵构成，而小型方阵由光伏组串构成不包含子方阵。

光伏汇流设备分类：

1）根据输入路数分：

如16路汇流箱。

2）根据功能分类：

a）智能型；b）非智能型（无智能控制器）

3）根据有无防逆流功能分：

a）防逆流型；b）无防逆流型

4）根据有无防雷器分：

a）防雷型；b）无防雷型

短路电流（Isc）short–circuitcurrent

在一定的温度和辐照度条件下，光伏发电器在端电压为零时的输出电流，通常用Isc来表示。

[B2297-1989,定义3.6]

光伏组件反向额定电流PVmodulereversecurrentrating（Ir）

光伏组件允许注入的不致使其发生热斑的与光电流方向相反的最大电流。

光伏组串中某些组件被遮挡或发生故障时，其它并联组串将向故障组串注入与光电流方向相反的电流，严重时会造成故障组件热斑。

（此为解释热班形成机制）。

污染pollution

能够减小介电强度或绝缘的表面电阻率的任何外部物质条件，如固态、液态或气体。

[修改IEC60664-12007，定义3.11]

污染等级（环境条件的）pollutiondegree（ofenvironmentalconditions）

根据导电的或吸湿的尘埃，电离气体或盐类和由于相对湿度及由于吸湿或凝露导致表面介电强度和/或电阻率下降事件发生的频度而对环境条件作出的分级。

注1：

设备或元件的绝缘材料所处的污染等级是与设备或元件所处的宏观环境的污染等级不同的，因为由外壳或内部加热提供了防止吸湿和凝露的保护。

注2：

本部分中的污染等级系指微观环境中的污染等级。

电气间隙clearance

不同电位的两个导电部件间最短的空间直线距离。

爬电距离creepagedistance

不同电位的两个导电部件之间沿绝缘材料表面的最短距离。

两个绝缘材料之间的接合处亦被视为上述表面。

额定电压（Un）ratedvoltage（Un）

制造商宣称光伏汇流设备预定连接的主电路直流电压的最大标称值。

光伏汇流设备的额定电压不应低于光伏系统的最大开路电压UOC。

不考虑瞬态电压。

由于允许系统有容许偏差，电源电压值可以超过额定电压。

最大开路电压UOC等于最低预期环境温度下的开路电压，例如：

-25℃时，开路电压升至1.2倍VOCSTC，详见附录A

标准测试条件standardtestconditions（STC）

任何光伏装置试验期间使用的面内辐照率（G1,ref=1000Wm-2）、光伏电池接合温度（25℃）、以及大气质量（AM=1.5）等参考值。

额定输出电流

光伏汇流设备的的额定输出电流应取下列电流较小的值：

10——设备内所有并联运行的进线电路的额定电流总和；

11——特殊布置的设备中输出主母线能够分配的总电流。

通此电流时，各部件的温升不能超过5.10.2中规定的限值。

额定支路电流

汇流设备中每条输入支路的最大允许电流，由设备制造商根据电路中器件的额定值及其布置和应用情况来确定（额定支路电流*支路数=额定输出电流？

）

组件最大过电流保护等级电流I

由IEC61730-2定义的光伏组件最大过电流等级电流

组件制造商也将此参数称为“最大串联电流”，即组件串联时最大可使用的熔断器的额定电流值。

电压保护水平voltageprotectionlevev

UP

由于施加规定梯次的冲击电压和幅值及波形的冲击电流而在SPD两端之间呈现的最大电压。

[IEC61643-11,定义3.1.14]

有效电压保护水平voltageprotectionlevev

UP/f

由于施加规定梯次的冲击电压和幅值及波形的冲击电流而在SPD两端之间呈现的最大电压与在SPD与被保护设备之间的电路环路中的电压降之和。

光伏组件短路电流ISC_MOD

在标准测试条件下（STC）光伏组件或光伏组串的短路电流，由制造商提供。

光伏组串是多个光伏组件串联而成，所以光伏组串的短路电流等于ISC_MOD

光伏子方阵短路电流ISCS-ARRAY

在标准测试条件下（STC）光伏子方阵的短路电流：

ISCS-ARRAY=ISC_MOD×SSA

SSA并联至光伏子方阵的光伏组串的数量

光伏方阵短路电流ISCARRAY

在标准测试条件下（STC）光伏方阵的短路电流：

ISCARRAY=ISC_MOD×SA

SA并联至光伏方阵的光伏组串的数量

光伏用最大持续运行电压maximumcontinuousoperatingvoltageforpvopplication

UCPV

可持续施加在光伏系统专用SPD保护模式的最大直流电压。

[EN50539-11,定义3.1.11]

电涌保护器的分类SPDclassification

应用于低压配电系统（含交流和直流）的电涌保护器，按实验类型可分为Ⅰ级试验，Ⅱ级试验和Ⅲ级试验的产品，可用T1，T2和T3表示。

用于电子系统和信号网络的电涌保护器按试验类型可分为A类（A1～A2）,B类（B1～B3），C类（C1～C3）和D类（D1～D2）。

保护模式modeofprotection

低压配电系统中电涌保护器在交流系统中可连接在相对相、相对地、相对中性线、中性线对地及其组合；在直流系统中可连接在正极对地、负极对地、正极对负极及其组合；在电子系统中可连接在线对线、线对地及其组合。

改写GB50057-2010,定义2.0.30。

使用条件

正常使用条件

使用环境温度：

-25℃～+55℃（无阳光直射）；相对湿度≤95%，无凝露；

符合GB7251.1中6.1.2.3中污染等级≤3的规定；

海拔高度≤2000m；

无剧烈震动冲击,垂直倾斜度≤5º；

空气中应不含有腐蚀性及爆炸性微粒和气体；

-40℃~+70℃的环境温度下存储运输。

对于在更高海拔处使用的设备，需要考虑介电强度的降低、器件的相关性能以及空气冷却效果的减弱。

由制造商与使用单位协商按相关技术要求执行。

特殊使用条件

如果汇流箱在异于4.1规定的条件下使用，用户应在订货时提出，并与制造厂商或供货商取得协议。

技术要求

结构

总则

光伏汇流设备结构和机柜本身的制造质量、主电路连接、二次线及电气元件安装等应符合下列要求：

a）油漆或电镀应牢固，平整，无剥落，锈蚀及裂痕；

b）机架组装有关零部件均应符合各自的技术要，零部件的选型及数量符合设计要求；

c）汇流设备元器件布局合理，电气间隙与爬电距离符合规定要求，汇流排（裸的或绝缘的）的布置应使其不会发生内部短路。

d）机架面板应平整，文字和符号要求清楚、整齐、规范、正确；

e）标牌、标志、标记应完整清晰；

f）各种开关应便于操作，灵活可靠；

汇流设备的壳体

汇流设备的外壳厚度至少为2mm，覆板厚度至少为1.5mm。

外壳防护等级

应符合GB4208-2008的规定，户内型不低于IP20,户外型不低于IP54。

使用钥匙或工具，也就是说只有靠器械的帮助才能打开门、盖板或解除联锁。

制造商应提供安装方式及安装角度的说明

拟用于高湿度和温度变化范围较大场所的封闭式设备，应采取适当的措施（通风和/或内部加热、排水孔等）以防止成套设备内产生有害的凝露。

但同时应保持规定的防护等级。

耐紫外线辐射

对于户外使用的由绝缘材料制成的壳体和壳体部件，应按照6.3.2进行耐紫外线辐射验证。

可燃性等级

1由绝缘材料制成的壳体和壳体部件，应依据GB/T5169中可燃性等级5-V的规定对壳体进行实验，对于试验的评价，则应按照可燃等级5-VB中的规定执行。

冲击

汇流箱应当具有足够的机械强度，当承受在正常使用时可能遇到的冲击和碰撞是不得引起危险。

元器件应当可靠地固定且电气连接应当是牢固的。

起吊装置

如需要光伏汇流设备应配备起吊装置。

按照6.3.5的试验进行检查。

对于壁挂式成套设备，其支撑件也应按照6.3.5的试验进行检查。

门的机械强度的验证

本试验适用于外壳的垂直面上带有铰接门，且门宽大于350mm的光伏汇流设备。

进行此试验时门要完全打开，并与阻挡机构接触。

试验时应向门的上边缘距铰接边300mm处施加50N的负荷，持续3S。

除非门被设计成在维修或操作时不需要借助工具就能从铰链上拆下，则应重复此试验并将负荷增加至450N。

如图1：

门的机械强度验证试验图解

施加50N的负荷后，门的铰接无脱落，而且门，铰链，和闭锁装置的功能没被损坏，则认为试验通过。

施加了450N负荷后，门重新关闭后，不影响壳体的防护等级，则认为通过了此试验。

如果后期铰接脱落，若不使用工具即可将其恢复原位，则不视为试验失败。

材料

防腐蚀

为了确保防腐蚀，成套设备应采用合适的材料或在裸露的表面涂上防护层，同时还要考虑正常使用及维修条件。

依据6.4.1进行此要求的验证。

绝缘材料的耐热和耐着火性能

总则

绝缘材料的部件由于电气的影响而暴露在热应力下且由于部件的老化而使成套设备的安全性受到损害，因而绝缘材料的部件不应受到正常（使用）发热，非正常发热或着火的有害影响。

如果一个典型截面的相同材料的部件已满足了5.1.3.2.2和或5.1.3.2.3的要求，则不需要再重复进行那些各自的试验。

所有以前按照各自规范已经经过试验的部件也同样可以不再重复进行试验。

绝缘材料耐热性能的验证

原始制造商应表明或是参考绝缘温度指标（例如按IEC60216的方法确定）或是按照IEC60085的规定。

如果没有此数据，则应进行6.4.2.1试验，以验证绝缘材料的耐热性能。

由于内部电气的影响，绝缘材料耐受非正常发热和着火的性能

用来固定载流部件的绝缘材料部件应就位，由于电气的影响使部件暴露在热应力下，且由于部件的老化而使成套设备的安全性受到损害，因而绝缘材料部件不应承受非正常发热和着火的有害影响并且应用6.4.2.2的灼热丝试验进行验证。

在进行本试验时，保护导体（PE）不作为载流部件考虑。

对于小的部件（表面积尺寸不超过14mm×14mm）,可采用替代的试验方法（例如：

按照IEC60695-11-5的针焰试验）。

同样的程序可适用于部件的金属材料大于绝缘材料的情况。

原始制造商可以提供来自绝缘材料供货商的关于绝缘材料适用性的数据以证明符合这些要求。

以上要求不适用于有更高要求的元器件，如断路器

电气间隙和爬电距离

电气间隙和爬电距离应不小于表1的规定值。

如果通过使用附加外壳、端子罩、绝缘隔板或等效措施来实现端子间的爬电距离，这些部件应使用工具才能移除。

表1电气间隙和爬电距离

额定直流电压ＵN（V）

最小电气间隙（mm）

最小爬电距离（mm）

ＵN≤250

6

10

250＜ＵN≤690

8

16

690＜ＵN≤1000

14

25

内部电路和连接

电缆

电缆选型

直流汇流设备内部使用的电缆应：

12——符合直流要求；

13——电压等级满足方阵最大电压要求；

14——符合使用温度要求，应符合高于环境温度40℃的使用要求，90℃，125℃；

15——如使用在暴露环境下，应使用防紫外电缆或者采取其他防护手段避免紫外线；

16——防水；

17——暴露在盐雾环境下，应使用镀锡铜，多股导线以减少腐蚀；

18——选用加强绝缘或双重绝缘电缆，也可以通过加强电缆保护来满足要求，见图2

19——电缆阻燃性满足GB/T18380.12-2008的要求。

图2a单个或多个端子，每个端子都应有绝缘层及护套层

图2b单芯电缆-安装在合适的套管或线槽中

图2c金属铠装电缆（一般仅适用于作为主dc电缆）

加强或双重绝缘电缆示例

电缆线径

电缆截面积应取过电流保护装置（如有）额定电流、线路最小额定电流（见表2）、电压跌落及预期故障电流四项要求中最大线径要求。

光伏线路的载流量根据表2计算，电缆本身的载流能力根据IEC60287系列要求计算或依据制造商规定执行。

电缆安装地点、安装方式等影响因素依据GB16895要求确定。

根据光伏组件种类不同，光伏组件的ISCMOD可能在运行的前一周或一个月内高于额定值，也可能随着运行时间的增加而增加。

选择线径时需根据光伏组件种类不同将ISCMOD变化考虑在内。

表2线路最小额定电流

参考电流

保护

选择线径及其他电缆参数的最小电流ab

光伏串

无过电流保护

最近的过电流保护装置额定保护电流In+1.25*ISCMOD*（SPO–1）

其中：

SPO是最近的过电流保护装置下的光伏串并联数量

注：

表1　最近的过电流保护装置可能是子阵列过电流保护或者阵列过电流保护装置。

表2　如没有过电流保护装置SPO为阵列中所有并联光伏串的数量，此时公式中In为0。

有过电流保护

光伏串过电流保护装置额定保护电流In（见条款6.3）

光伏子方阵

无过电流保护

下列电流中的较大者：

1注：

光伏阵列过电流保护装置额定保护电流In+1.25*其他子阵列短路电流之和；

2注：

1.25*ISCS-ARRAY（子阵列自身）

注：

光伏阵列无过电流保护，则公式中In为0。

有过电流保护

光伏子阵列过电流保护装置额定保护电流In（见条款6.3）

光伏方阵

无过电流保护

1.25*ISCARRAY；

有过电流保护

光伏子阵列过电流保护装置额定保护电流In（见条款6.3）

a与光伏组件连接的电缆的工作温度会明显高于环境温度，与光伏组件连接或接触的电缆的最小工作温度应为环境温度+40℃。

b应根据电缆厂家提供的参数考虑安装环境及安装方法（如封装、夹具安装、埋地等）等因素。

当逆变器或其他变流装备在故障状态下可能产生反馈电流时，设计电缆时应将反馈电流的电流值与表2中的电缆额定电流值相加。

铜及铜合金母排

直流汇流设备中应采用铜或铜合金母排，母排表面应进行钝化或防腐处理（如表面镀锡或银）。

端子

端子应能与外接导线进行连接（如采用螺钉、连接件等），并保证维持适合于电器元件和电路的电流额定值和短路强度所需要的接触压力。

端子应符合如下要求：

20——符合直流使用要求；

21——符合最大电压要求；

22——端子应能适用于随额定电流而选定的铜导线从最小至最大的截面积；

23——符合二类保护等级要求

24——若无其他规定，对端子的标识应依据标准GB/T4026,其标志应清楚和永久地识别。

电缆的安装

25——连接两个端子之间的导线不应有中间接头。

例如绞接或焊接。

26——只带有基本绝缘的导线应防止与不同电位的裸带电部件接触。

27——应防止导线与带有尖角的边缘接触。

28——在覆板或门上连接电器元件和测量仪器的导线的安装，应使这些覆板和门的移动不会对导线产生机械损伤。

29——在成套设备中对电器元件进行焊接连接时，只有在电器元件和指定类型的导线适合此类型的连接，才是允许的。

30——通常，一个端子上只能连接一根导线，只有在端子是为此用途而设计的情况下才允许将两根或多根导线连接到一个端子上。

进出汇流装置的电缆，在安装时应保持箱体IP等级不变，且需安装防拉拽装置。

（如使用密封连接头）

连接方法

可使用焊接、压接式、压入式、钎焊或类似的连接方法。

如果使用该方法，不能只通过焊接、压接式连接方法装配或固定电缆，除非能在结构上保证5.1.4要求的电气间隙和爬电距离不会因为电缆在焊点处脱落，或从压接或压入位置拖出而减少。

如果生产商没有其他规定，螺钉夹紧件应根据表3中给出的扭矩要求，按照GB17464的规定进行。

表3夹紧螺钉的扭矩要求

螺纹公称直径

mm

金属及非金属扭矩

Nm

I

II

III

IV

≤2.8

0.20

0.40

0.40

0.70

＞2.8且≤3.0

0.25

0.50

0.50

0.90

＞3.0且≤3.2

0.30

0.60

0.60

1.10

＞3.2且≤3.6

0.40

0.80

0.80

1.40

＞3.6且≤4.1

0.70

1.20

1.20

1.80

＞4.1且≤4.7

0.80

1.80

1.80

2.30

＞4.7且≤5.3

0.80

2.00

2.00

4.00

＞5.3且≤6.0

1.20

2.50

3.00

4.40

＞6.0且≤8.0

2.50

3.50

6.00

4.70

＞8.0

3.00a

4.00

10.00

5.00

a或根据生产商规定

第I列适用于螺钉拧紧时，不露出孔外的无头螺钉和其他不能用刀口宽于螺钉直径的螺丝刀拧紧的螺钉。

第II列适用于用螺丝刀拧紧的其他螺钉

第III列适用于除螺丝刀之外的工具来拧紧的螺钉和螺母。

第IV列适用于通过十字形螺丝刀紧固的螺钉

过流保护

过流保护的要求

过电流保护装置需依据5.2.1至5.2.6及制造商的要求进行选取。

所有过电流保护装置，须在1.35倍标称额定电流，两个小时内保护动作，断开电路。

光伏组串的过电流保护要求

2当（（SA-1）xISC_MOD）>IMOD_MAX_OCPR时，必须为光伏组串提供过电流保护。

注1：

SA为并联到光伏方阵的光伏组串总数目

注2：

当使用直流断路器作为过电流保护装置时，其断开方式应保证隔离输入电源与负载。

注3：

当采用熔断器作为过流保护装置时，熔断体必须满足IEC60269-6的要求（gPV型）

光伏子方阵的过电流保护

3当超过两个光伏子方阵连接到同一电能转换装置（PCE），必须为光伏子方阵提供过电流保护。

过电流保护装置的选型

光伏组串过电流保护装置

4光伏组串过电流保护装置的标称额定电流（In）应满足如下要求：

1）当每一个光伏组串都装有过电流保护器件时，过电流保护器件的标称额定电流In应满足:

1.5xISC_MOD＜In＜2.4xI