“硬核”科普:为什么 DC Switch 切离后仍有电流?
DC Switch 目的是将太阳能模组跟光电系统切离,切离后太阳能光电系统停止工作,太阳能模组应该工作于开路电压,此时用电流勾表量测 PV1(+)、PV1(-)、PV2(+)或PV2(-)不应该有任何电流。但是,维护太阳能光电系统时常发现 DC Switch 切离后仍然有电流,难免会有疑惑,这现象合理吗?发生的原因是什么?后续应该如何处理?
除了直流接线箱,太阳能光电转换器内建的 DC Switch 也是相同功用,此 DC Switch 切离后仍有电流也会产生相同疑惑。
小杰 : 太阳能模组简化模型主要包含两部分,其一短路电流为正比例于光照强度的电流源,其二是并联的寄生二极体。DC Switch 切离后,所有短路电流通往寄生二极体,太阳能模组的电压为开路电压,DC Switch 导通后由负载 VR 的电流决定其电压,同理也由太阳能模组的电压决定其输出电流,调整负载可以使太阳能模组工作于下图绿线的 I-V Curve 不同位置。换句话说,若电流勾表量测到太阳能模组电流存在,则代表太阳能模组并非工作于开路电压。
小杰: DC Switch 切离后,太阳能模组并非工作于开路电压的可能性,其一是并联组串的太阳能板片数不同,下图为例,组串 1 为两片太阳能模组串联,组串 2 为单片太阳能模组,组串 1 与组串 2 因并联而电压相同。DC Switch 切离后组串 1 电流灌往组串 2 的寄生二极体,使组串 2 的总电压接近但略高于开路电压,并使组串 1 的两片太阳能模组都工作接近开路电压的一半。由下图可知,此时组串 1 电压介于数值介于短路与最大功率点之间,若以电流勾表量测太阳能模组电流,则数值介于当时日照的短路电流与最大功率点电流之间。
此类 DC Switch 切离后的环流,较常发现于新建置案场,起因通常是设计图或施工不慎造成并联组串的太阳能板片数不同。已运转一段时间的案场发现类似现象,起因通常在太阳能模组接线盒内的旁路二极体因损坏而短路,旁路二极体短路造成太阳能模组电压降低,造成片数相同的组串却实际电压不同。
小杰: DC Switch 切离后,太阳能模组并非工作于开路电压的另一可能性是MC4 公母头不慎打反。太阳能模组接线盒内的旁路二极体使其输出电压最低为零,以下图为例,组串 2 接反造成组串 1 的电流通过组串 2 的旁路二极体,且造成组串 2 的电流通过组串 1 的旁路二极体,使组串 1 与组串 2 的输出电压都接近零,也使组串 1 与组串 2 的输出为短路电流,无论 DC Switch 切离与否。
小杰: DC Switch 切离后的环流,无论起因属于并联组串的太阳能模组片数不同,或是太阳能模组接线盒内的旁路二极体因损坏而短路,或是太阳能模组施工造成组串接反,此切离后环流的共同原因如下:
· 组串并联前电压不相同;
· 组串并联后迫使电压相同,造成太阳能模组并非工作于开路电压。
除了直流接线箱,太阳能光电转换器内建的 DC Switch 也是相同功用,,以盛能杰公司的产品SE 10-30KTL-D3/G2P电气方块图为例做说明,太阳能模组 MC4 公母头插入SE 10-30KTL-D3/G2P后,无论 DC Switch 切离与否都会持续将组串并联,也因此,上述组串并联前电压不相同,因太阳能模组插入太阳能光电转换器后产生的环流,即使 DC Switch 切离也会持续存在。
小杰 :此类 DC Switch 切离后仍存在的环流,发生原因为组串并联前电压不相同,且组串并联后迫使太阳能模组电压相同造成非工作于开路电压,建议以下方式预防发生:
· 新建案施工时,MC4 插到逆变器前确实用电表量测,并且,必须同时确认电压数值跟电压极性正负号都正确,两者都正确后,才能把 MC4 插入逆变器;
· 直流接线箱进行组串并联,也必须确实用电表量测,做前项的相同确认;
· 案场验收时,于 AC NFB 切 OFF 且逆变器内建 DC Switch 切 OFF 的条件下,用电流勾表量直流配线,确认无异常电流;
· 无论直流接线箱或太阳能光电转换器,DC Switch 切 OFF 直流配线仍有异常电流,应属并联组串的太阳能模组片数不同,或是太阳能模组接线盒内的旁路二极体因损坏而短路,或是太阳能模组施工造成组串接反;此类异常必须等到夜晚或天亮前到案场,用电流勾表量测 MC4 接无电流状况下拔开,以避免拉 MC4 时产生直流电弧造成接头损坏,若时间上不允许,尽可能在光线较弱的时候在靠近太阳能模组侧把线路剪断;
· 避免太阳能模组本体异常或接线盒内的旁路二极体因损坏而短路,建议将 DC Switch 切 OFF 后用电流勾表量直流配线,作为定期巡检项目之一;
· 避免直流电弧与太阳能光电系统关机流程建议,可以参考相关说明。