上海良信电器股份有限公司总工程师 卜浩民

　　个人简历

　　卜浩民，现任上海良信电器股份有限公司总工程师，兼任上海电器行业专家委员会委员、上海市电工技术学会电器专委会委员、西交利物浦大学特聘导师等职。曾获得省、部级一、二、三等科技进步奖十多项；主编或参编国家标准或行业标准数项；在国家一级杂志或国际学术会议发表论文20多篇。

　　目前，市场需求和政策助推了光伏产业的发展。2014年国家能源局规划光伏发电总规模为1400万千瓦，其中分布式800万千瓦。国家《新能源产业振兴规划》将2020年我国光伏发电装机容量目标设定为20GW。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上。太阳能光伏发电无疑是最具潜力的能源之一。

　　光伏系统包括独立光伏系统和并网光伏系统。主要由太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、直流汇流装置、逆变器、交流配电柜、太阳跟踪控制系统等设备组成。

　　光伏系统各环节都需要低压电器，如：在光伏阵列里面需要PLC、可逆接触器、马达开关等；光伏汇流箱和直流配电屏需要直流MCCB、直流MCB、SPD等；在交流配电屏、变压器、电网等环节需要ACB、MCCB、MCB、交流接触器和SPD等。

　　光伏对低压电器提出的要求有高电压、高防护、高海拔、大温差、高寿命、高可靠性等。

　　1．高电压：光伏板串接数量增加，使额定工作电压增高，达DC500V~1000V，甚至DC1200V；在较高的工作电压下运行的电器，需要承受更高的冲击电压。

　　2．高防护：光伏电站常设置于沙漠或沿海或湿热地，因此要求高的防护等级，有的柜体要求达到IP65、IP66。

　　3．高海拔：高原地区的光照丰富，所以光伏电站建于高海拔的多，传统电器的2000米海拔不能适应；海拔高，气压低，绝缘能力下降，散热条件降低。

　　4．高寿命：光伏产品设计使用寿命一般都在一、二十年以上，提高相应电器元件的工作寿命十分必要。

　　5．大温差：内陆高原温度变化大，传统电器用于-5℃~+40℃，远不能满足环温变化要求；按UL 489B要求，运行温度须达到-25℃~+55℃，储存温度须达到-40℃~+70℃。

　　6．高可靠：光伏电站或在高原地区，或以分布式的分散，维护相对困难，为减少维护成本，提高电器可靠性至关重要。

　　另外，光伏对低压电器也提出了对直流感性负载保护的要求。其中涉及线路电感问题：从光伏汇流箱到配电柜的距离一般在100~200米，有些甚至超过300米，电缆电感增大；线路越长，电感越大，时间常数τ越大，导致燃弧时间越长，触头电气寿命下降，甚至持续的燃弧会导致整个断路器烧毁。

　　分断直流高电压感性负载，如何应对直流电弧和反向过电压，是对断路器的一大挑战。

　　传统低压电器的使用条件一般是：环境温度为-5℃～40℃；海拔一般不超过2000m；最高温度40℃时，空气相对湿度不超过50%，在较低温度下允许有较高的湿度；污染等级方面，按电器所处环境条件分等级1、2、3、4；工作电压方面，虽然“低压”的范围是交流1000V及以下，直流1500V及以下，但目前生产的低压电器一般用于交流220（230）V、380（400）V、660（690）V，直流110V、220V、440V；小有冲击、振动的场合。

　　而这些都不能满足光伏系统要求。因此，必须对低压电器进行改进，其措施如下。

　　1．高电压：提高材料绝缘水平、加大电气间隙、爬电距离，以提高绝缘耐压；增加断点、加大开距、产气吹弧、压力密封等措施，提高直流灭弧能力、保证直流电寿命。

　　2．高防护：提高壳体配合精度；增加外部防护罩。

　　3．高海拔：减少发热，降低温升，优化载流材料，优化焊接设备和焊接工艺；提高绝缘强度，采用高绝缘等级材料、优化结构设计。

　　4．耐低温：选用耐低温材料，运动机构采用宽温润滑脂，保证耐低温性；选用高级别（如军标级）电子器件，保证宽温段可靠性。

　　5．高寿命：优化触头材料，提高材料耐电磨损能力；设计优化的载流回路导电限流路径，提高限流能力；设计更有效的灭弧结构，缩短电弧滞留触头表面时间，缩短燃弧时间。

　　6．高可靠：引入可靠性工程，从材料选用、冗余设计到工艺优化严格控制；优化生产加工、检测设备，逐步实现向自动化、智能化发展。

　　针对太阳能光伏发电的特殊要求，良信电器开发出应用于太阳能光伏发电领域的专用低压电器产品，包括直流型和交流型框架断路器、塑壳断路器、微型断路器、隔离开关、浪涌保护器等产品。覆盖了光伏系统的直流侧保护和交流侧保护。

　　典型产品有：NDB6Z-PV系列小型断路器，产品特点为平行双断点结构技术、双断点限流技术、双引弧技术、合闸门槛技术，拥有5项专利；NDM5Z塑壳断路器，产品特点为旋转双断转轴系统、气动速动触头、螺管式可调电磁脱扣、过载、短路脱扣故障判别等，拥有13项专利；NDW3框架断路器，产品特点为压力密封触头系统、储能手柄操作柔性结构、控制器检测与执行、自吸式双线圈欠电压脱扣等，拥有19项专利。

　　现在，良信产品已被广泛应用于全国太阳能发电机组逆变系统、汇流箱以及配电系统等。形成了太阳能光伏发电、风力发电等可再生能源发电系统保护电器技术和完整解决方案。

　　（本文根据作者会议PPT编辑而成，未经本人审阅）