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光伏系統(tǒng)中電壓升高的原因及預(yù)期的瞬態(tài)過電壓

Wanbo| 2025-05-28|Return to List

為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的社會，可再生能源發(fā)電系統(tǒng)已然成為各界矚目的熱點。其中光伏發(fā)電成本低廉且安裝簡便，愈發(fā)受到青睞與追捧。

光伏（PV）系統(tǒng)電壓升高的原因

■ 減少電力傳輸過程中的能量損耗

將發(fā)電系統(tǒng)從1000V升級到1500V能夠提高發(fā)電效率。當(dāng)電流較大時，電力傳輸過程中的能量損失就會較高。提高電壓并降低電流能夠減少能量損失。因此，光伏系統(tǒng)正朝著更高電壓進(jìn)行升級，目的是盡可能降低損失，并大限度地利用所產(chǎn)生的電能。

■ 成本

1500V光伏系統(tǒng)的成本比1000V光伏系統(tǒng)更低。由于1500V系統(tǒng)中的光伏電池組串?dāng)?shù)量相較于1000V系統(tǒng)大約減少了75%，所以匯流箱、逆變器的數(shù)量以及電纜的長度都能相應(yīng)減少。

圖1：1000kW光伏電站中1000V和1500V系統(tǒng)示例

由于成本更低，1500V系統(tǒng)作為更為常見的1000V系統(tǒng)的替代方案，其受歡迎程度正不斷提升。

光伏組件測量等級

由于光伏系統(tǒng)設(shè)施的電壓以及瞬態(tài)過電壓正變得越來越高，與維護(hù)操作相關(guān)的危險性也在不斷增加。安全標(biāo)準(zhǔn)EN61010系列依據(jù)測量位置將測量劃分為CAT II（測量等級 II）、CAT III（測量等級III）以及CAT IV（測量等級IV）。等級的確定是基于對地額定電壓、電流容量以及測量點出現(xiàn)的瞬態(tài)過電壓情況。圖2和表1展示了測量位置和測量等級。

此外，依據(jù)《光伏（PV）組件安全鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（IEC 61730 - 1），光伏組件被視作過電壓等級CAT III。因此，出于測量目的，需要使用被歸類為CAT III的儀器。

圖2：測量位置與測量等級

表1：測量等級及測量位置示例

■ 預(yù)期的瞬態(tài)過電壓

工廠及類似場所中的電力線路可能會出現(xiàn)供電電壓10倍的瞬態(tài)過電壓（沖擊電壓）。必須提前預(yù)估各測量點的瞬態(tài)過電壓情況，并且相關(guān)儀器需要具備能承受此類過電壓的安全設(shè)計。表2展示了依據(jù)對地電壓和測量等級列出的瞬態(tài)過電壓要求清單。被歸類為CAT III的1500V光伏系統(tǒng)，其瞬態(tài)過電壓為10000V。

表2：根據(jù)對地電壓和測量等級對瞬態(tài)過電壓的要求

HIOKI日置的解決方案

目前，1500V的太陽能裝置正變得越來越受歡迎，但隨著更大、更高效的系統(tǒng)出現(xiàn)，未來將需要能夠支持更高電壓的儀器。針對此類應(yīng)用在近期內(nèi)的發(fā)展前景，HIOKI日置研發(fā)了直流高壓測試探頭P2010，以支持CAT III的2000V測量。該產(chǎn)品經(jīng)過專門設(shè)計，即便存在15000V的瞬態(tài)過電壓，也能安全地進(jìn)行測量。

■ P2010的特點

1.通過將P2010連接到HIOKI日置鉗形表或數(shù)字萬用表(DMM)，可以安全地測量高達(dá)CAT III 2000V的高壓。

2.測試線探頭尖端的直徑僅2.6mm，使其對斷路器及有覆蓋物的端子能夠更為容易地進(jìn)行探測。

■ 與P2010兼容的型號介紹

與P2010兼容的日置鉗形表和數(shù)字萬用表具有一項功能，該功能可通過轉(zhuǎn)換P2010降低后的電壓來直接讀取測量到的電壓值。

2000A AC/DC鉗形表CM4373-50

具備600A和2000A兩個量程，可用于測量范圍廣泛的光伏系統(tǒng)，從小型光伏裝置到大型光伏系統(tǒng)均可測量。

1000A AC/DC鉗形表CM4375-50

新設(shè)計的“纖薄型鉗口”，能靈活對應(yīng)擁擠、狹窄空間中的電流測量。
自動判別AC/DC并測量，無需切換量程即可測量交流和直流電流及電壓，進(jìn)一步提升工作效率。

數(shù)字萬用表DT4261

高防塵防水等級（IP54），適用于戶外測量。
防止測試線誤插設(shè)計，保障安全安心測試（端子保護(hù)功能）

■ 與 GENNECT Cross 應(yīng)用程序（APP）連接

1. 無線通訊可避免人工記錄測量數(shù)據(jù)時出現(xiàn)的錯誤，節(jié)省人力的同時，還能大大地減少工時。

2. 在合格與否判定的同時進(jìn)行連續(xù)測量，即使在有許多測量點位的情況下，也能正確判定。

答案就是?支持 CAT III 2000V 的測試探頭搭配鉗形表

HIOKI日置的直流高壓測試探頭P2010，兼具體積小巧和高安全性。無需中斷電網(wǎng)，就能安全測量兆瓦級的光伏發(fā)電設(shè)備，通過與HIOKI日置鉗形表或數(shù)字萬用表配合使用，可實現(xiàn)高達(dá)CAT III 2000V的高壓測量。

直流高壓測試探頭P2010，體積小巧、重量輕，單手即可操控，解決了過往產(chǎn)品笨重、便攜性差的問題。而且，由于采用了能夠承受2000V直流電的安全設(shè)計，該探頭可防止觸電和設(shè)備損壞。此外，P2010的長尖探頭，使其能夠接觸位于接線盒深處的金屬端子，從而提高了工作效率。

AC/DC鉗形表CM4375-50擁有纖薄的鉗口，能輕松進(jìn)入線纜狹窄處，且自動判斷交直流，高可測1000A的電流和1000V的交流電壓，與直流高壓測試探頭P2010配合使用時，可安全地測量高達(dá)CAT III 2000V的直流電壓。

CM4375-50的“直流高壓探頭”模式會依據(jù)P2010的輸出比率來轉(zhuǎn)換并顯示直流電壓，無需再對顯示值進(jìn)行換算。在對PV系統(tǒng)維保檢查期間，僅憑這一臺儀器，即可檢查各光伏組串的開路電壓(Voc) 和運行電流。

開路電壓 (Voc) 和運行電流

對大型太陽能設(shè)施進(jìn)行檢查工作時，該儀器小巧輕便，單手即可操控，即使與P2010一起使用，也擁有極高的便攜性。其緊湊、輕便的設(shè)計減輕了檢查工作的負(fù)擔(dān)。

結(jié)語

隨著規(guī)模更大且效率更高的系統(tǒng)投入使用，預(yù)計未來光伏系統(tǒng)的電壓等相關(guān)參數(shù)會更高。HIOKI日置將不斷創(chuàng)出能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效測量的解決方案。

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