在光伏系統中,直流電纜暴露在室外,有可能發生短路和接地故障,這時候就需要保護。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,逆變器和匯流箱一般采用光伏熔絲,但是熔絲也是不可靠的,如果設計得不好,容易發生誤判。



熔絲常見失效模式分為過電流熔斷,老化熔斷,過溫熔斷。過電流熔斷是在過載,短路等超出額定的情況下發生的保護性熔斷;老化熔斷是指在長期的工作中,同于自身老化,截流能力下降,在沒有過流的情況下發生的故障性熔斷;熔絲的電流和溫度有很大關系,熔絲如果在高溫下工作,截流能力下降,發生故障性熔斷可能性比較大。
常用的光伏熔絲是15A,光伏組件是一個非線性電源,里面有內阻,一般在5歐左右,組件發生短路,電流也不會太大,以天合單晶組件的規格書為例,300W,開路電壓是39.9V,短路電流是9.55A,算出來組件內阻約4.2歐。

一個MPPT配置1到2路組串,即使某一路組件發生短路,總電流也不會超過15%,因此不需要配置熔斷器 ,一個MPPT如果配置N路(N≥3)組串 ,某一路組件發生短路,這一路組串就會出現(N-1)*短路電流,這時候就需要配置熔斷器。經過理論分析和多年的實踐,證明這個方法是正確的,原理如下:

如上圖所示,一個MPPT接兩路組件,分別為S1和S2,當S2某個地方發生對地短路,由圖可以看到,S2的負極電流不經過熔斷器流向接地點,S1的負極電流經過公共匯集點和S2的熔斷器流向接地點,熔斷器的總電流不超過額定電流的15%,達不到熔斷的條件,也不會有火災隱患,因此不需要熔斷器。

當一個MPPT如果配置N路(N≥3)組串時,短路電路就會增加,如上圖所示,一個MPPT接三路組件,分別為S1、S2和S3,當S3某個地方發生對地短路,由圖可以看到,S3的負極電流不經過熔斷器流向接地點,S1和S2的負極電流經過公共匯集點,和S3的熔斷器流向接地點,熔斷器的總電流為短路電流的2倍,達到熔斷的條件,會有火災隱患,因此多路組串需要配置熔斷器來保護。