一、核心參數與設定原則

1. 過流保護的本質

• 功能定位：通過電流傳感器實時監測回路電流，當電流超過閾值時觸發斷路器分閘或逆變器停機，防止過載導致的電纜過熱、設備損壞或火災風險。

• 與熔斷器的配合：過流保護為 “主動預警式保護”，熔斷器為 “被動故障切除保護”，閾值需低于熔斷器額定電流（通常低 10%~20%），避免熔斷器優先動作。

2. 設定原則

1. 安全性優先：閾值≤系統安全工作電流（避免絕緣老化）；

2. 兼容性匹配：閾值≥逆變器 / 組件正常運行時的波動電流（避免誤動作）；

3. 分級保護邏輯：

• 過載保護（長延時）：閾值較低，延時動作（5~10s）；

• 短路保護（瞬時）：閾值較高，瞬時跳閘（<0.1s）。

二、閾值計算步驟與公式

1. 基礎參數獲取

• 組件短路電流（Isc）：來自組件 datasheet，通常標注為 STC 條件（25℃，1000W/m2）下的電流；

• 逆變器輸入電流（Iin_max）：逆變器說明書中 “直流輸入額定電流” 參數；

• 匯流箱支路數（N）：若為多路匯流，需計算總輸入電流。

2. 過載保護閾值（I_over）計算

• 公式：$I_{over}=k_1\times k_2\times I_{sc\_max}$

• $k_1$：安全系數（1.2~1.5，根據系統重要性調整）；

• $k_2$：溫度修正系數（考慮環境溫度對 Isc 的影響，公式：$k_2=1+0.004\times (T?25)$，T 為環境溫度，單位℃）。

• 例：某組件 Isc=10A，環境溫度 50℃，k1=1.3：$k_2=1+0.004\times (50?25)=1.1$$I_{over}=1.3\times 1.1\times 10=14.3A$，取整為 14A。

3. 短路保護閾值（I_short）計算

• 公式：$I_{short}=k_3\times I_{inverter\_max}$

• $k_3$：短路系數（2.0~3.0，根據逆變器過載能力調整）；

• 例：逆變器輸入電流為 30A，k3=2.5，則$I_{short}=2.5\times 30=75A$。

4. 與熔斷器額定電流（Ie）的配合

• 要求：$I_{over}<I_e$，且熔斷器分斷能力。

• 例：若熔斷器額定電流為 32A，過載保護閾值應≤28A（32A×85%），避免熔斷器先于過流保護動作。

三、典型場景閾值設定案例

四、環境與工況影響因素

1. 溫度修正

• Isc 隨溫度變化：溫度每升高 1℃，Isc 約增加 0.04%（如 25℃時 Isc=10A，50℃時 Isc=10×(1+0.04%×25)=10.1A）；

• 閾值調整：高溫地區需提高過載閾值（按 k2 系數計算），避免因溫度導致誤動作。

2. 光照波動

• 瞬時電流尖峰：云層遮擋后光照突然增強時，組件電流可能短時超過 Isc（持續時間 < 1s）；

• 應對措施：過載保護延時≥5s，避開瞬時尖峰影響。

3. 逆變器啟動沖擊

• 啟動電流：逆變器開機時電容充電可能產生 1.5~2 倍額定電流的沖擊（持續時間 < 0.5s）；

• 閾值調整：短路保護延時≥0.1s，避免啟動時誤跳閘。

五、設定流程與驗證方法

1. 分步設定流程

1. 計算系統工作電流：

• 單支路：組件串數（1.05 為并聯不均勻系數）；

2. 確定過載閾值：$I_{over}=I_{work}\times 1.21.3$；

3. 確定短路閾值：$I_{short}=I_{over}\times 23$；

4. 校驗與熔斷器配合：$I_{over}<I_e$，且熔斷器分斷能力。

2. 現場驗證方法

• 模擬過載測試：

1. 通過可調電阻加載至 1.1 倍$I_{over}$，觀察保護是否在 5~10s 內動作；

2. 加載至 1.5 倍$I_{over}$，保護應在 1~3s 內動作。

• 模擬短路測試：
  通過短路模擬器產生 2 倍$I_{short}$電流，保護應在 0.1s 內瞬時跳閘。

六、常見誤區與規避措施

1. 誤區 1：閾值等于逆變器額定電流

• 后果：逆變器允許 10%~20% 短時過載（如 1.1 倍額定電流持續 10min），閾值等于額定電流會導致頻繁跳閘。

• 規避：過載閾值 = 額定電流 ×0.85~0.9。

2. 誤區 2：忽略多路匯流的電流疊加

• 后果：多路匯流箱總電流超過閾值，但單支路保護未動作。

• 規避：在匯流箱總進線處設置總過流保護，閾值 = 單支路閾值 × 支路數 ×0.8（降額系數）。

3. 誤區 3：短路閾值過低

• 后果：雷擊或逆變器故障時產生的瞬時大電流觸發保護，導致系統誤停機。

• 規避：短路閾值≥逆變器允許短路電流（由廠家提供，通常為額定電流的 2.5~3 倍）。

七、標準與規范參考

• IEC 62109-1：光伏系統保護設備安全要求，規定過流保護閾值需≤1.43 倍額定電流；

• GB/T 37408-2019：《光伏發電并網逆變器技術要求》，要求過流保護響應時間≤100ms；

• UL 1741：美國標準，規定過載保護閾值為 1.25 倍額定電流，延時 2 小時內動作。

八、總結