和AFCI同样重要的智能直流开关是什么？

光伏系统直流侧电压提升至1500V，以及210电池片的推广应用，对整个光伏系统的电气安全提出了更高的要求。系统电压提升了以后，对系统的绝缘及安全问题提出了挑战，增加了组件、逆变器接线、内部电路的绝缘击穿风险。这就需要在发生对应故障时，保护措施能够及时有效地隔离故障。

为了兼容电流提升的组件，逆变器厂商将组串输入电流从15A提升至20A。在解决20A输入电流问题时，逆变器厂家优化了MPPT的内部设计，将MPPT的组串接入能力扩展到三路及以上。在故障情况下组串可能出现电流反灌问题，为解决这个问题，具有“智能直流关断”功能的直流开关应运而生。

01传统隔离开关

与智能直流开关的区别

首先，传统直流隔离开关能进行额定电流以内的开断，如标称15A，那么就可以断开额定电压下15A及以内的电流。虽然生产厂商会对隔离开关进行一定的过载开断能力的标称，但通常不能开断短路电流。

隔离开关与断路器的最大区别是，断路器具有开断短路电流的能力，故障时的短路电流远大于断路器的额定电流；由于光伏直流侧短路电流通常为额定电流1.2倍左右，部分隔离开关或负荷开关也能开断直流侧的短路电流。

目前固德威GW225KN-HT逆变器使用的智能直流开关，除了满足IEC60947-3认证外，还满足一定容量的过电流分断能力，可以在标称的短路电流范围内开断过流故障，有效地解决了组串电流反灌的问题。同时，智能直流开关搭配逆变器的DSP，使开关的脱扣单元能够精准快速地实现过流保护、短路保护等功能。

智能直流开关电气原理图

02固德威逆变+智能DC开关保护

 

光伏系统设计标准要求，当每路MPPT下组串的输入路数≥3路时，需在直流侧配置熔丝保护。应用组串式逆变器的优势就是采用无熔丝设计来降低直流侧频繁更换熔丝的运维工作，固德威GW225KN-HT逆变器使用智能直流开关代替熔丝的设计方案，每路MPPT可输入3路组串，在极端故障情况下会发生2路组串电流反灌至1路组串的风险，此时智能直流开关会通过分励脱扣器弹开DC开关，及时断开回路，保证故障的快速切除。

MPPT组串电流反灌原理图

分励脱扣器本质上是一个分闸线圈加脱扣器，给分励脱扣线圈加上规定的电压，通过电磁吸合等动作使得直流开关执行机构脱扣来分闸，分励脱扣器常用在远距离自动断电的控制上。配置在固德威逆变器上的智能直流开关时，可以通过逆变器DSP发出指令使直流开关脱扣分闸，断开直流开关回路。

使用分励脱扣保护功能的逆变器，首先需要保证分励线圈的控制电路先获得控制电源，才可以保证主回路的脱扣保护功能。

03智能直流开关的应用前景

随着光伏直流侧的安全逐渐得到重视，AFCI及RSD等安全功能近期被提及得越来越多。智能直流开关同样重要，发生故障时，智能直流开关能有效地利用智能开关的远程操控性和整体控制逻辑，在AFCI或RSD动作以后，由DSP发出脱扣信号，自动跳开直流DC隔离开关形成明显断开点，保障检修人员的安全。直流开关在分断大电流时会影响开关的电气寿命，使用智能直流开关时，开断只消耗直流开关的机械寿命，有效地保护了直流开关的电气寿命和灭弧能力。

智能直流开关的应用也使得逆变器设备在户用场景可靠的“一键关断”成为可能；其次，通过DSP控制关断的设计，在紧急情况发生时，可通过DSP发出信号快速、准确地关断逆变器的DC开关，形成可靠的检修断开点。

04总结

智能直流开关的应用主要解决了电流反灌的保护问题，但是具备的可远程脱扣的功能是否可以应用到其他分布式、户用场景，行成更可靠的运维保障，提高紧急状态下用户处理故障的能力，还需行业对智能直流开关的应用和验证。

审核编辑：汤梓红