1、引言

　　熔断器作为一种过电流保护器件，串联在电路中，可在系统出现短路故障时及时切断故障回路，保障系统安全，因此广泛应用于各种电气系统中，光伏系统直流侧保护也不例外。光伏系统直流侧一般由多个组串并联，无论是集中式还是组串式逆变器方案，使用熔断器作为直流侧过流保护已是行业内标准解决方案。近年来，部分厂家提出对于每路MPPT中仅有两路组串并联的组串式逆变器，直流侧不需要熔断器保护的观点。笔者通过对系统结构深入分析和IEC标准研究发现，该系统中如果没有熔断器等过流保护器件存在巨大的安全隐患，也不符合IEC62548《光伏阵列设计要求》。

　　2、两组串并联系统无熔断器保护的风险分析

　　2.1 两组串并联系统等效电路

　　两组串并联系统等效电路如图1（a）所示，系统由多路MPPT输入回路组成，每路MPPT接两路组串，各光伏组串通过Boost升压电路后并联在一起，前级Boost升压电路一般都并联旁路元件，目的是当电压升高后将Boost升压电路旁路，提高系统的效率。

　　图1 两组串并联系统等效电路

　　当Boost升压电路工作时，Boost升压电路在串联回路中可等效为一个电感和二极管，如图1（b）所示。当Boost升压电路不工作时，电流将流过旁路元件，如图1（c）所示。当仅仅分析电路反向电流阻挡特性时，无论Boost升压电路工作还是不工作，电路都可简化等效成如图1（d）所示的等效电路，即光伏组串与逆变器直流母线之间等效为二极管连接。

　　针对图1所示的逆变系统，部分厂家提出由于每路MPPT中仅有两路组串并联，即使其中一个组串发生短路，短路电流仅仅在两个组串之间流动，其他组串和直流侧能量由二极管反向阻断，不会对组件造成损坏，因此直流侧不需要熔断器保护。然而笔者通过分析发现，该系统中如果没有熔断器等过流保护器件存在巨大的安全隐患，也不符合IEC62548要求。

　　2.2 风险1：短路点出现拉弧时，增大火灾隐患

　　对于1000V光伏直流系统，当直流侧由于绝缘破损、接头松动等短路现象时，如果没有熔断器及时切断故障回路，将持续产生拉弧，电弧在空气中自由燃弧时电流可达200A以上，增大了火灾发生的隐患，甚至可能超过组件和线缆的耐受能力，引起组件和线缆损坏。

　　2.2 风险2：某些过载工况下下存在安全隐患

　　NEC690标准中提到了两种过载情况，一种情况是在某种云覆盖的条件下，云就相当于放大镜，并把阳光聚焦在光伏阵列上，光照强度比全日照时最多可高出25%，即直流输入在ISC上增加了25%的电流，另一种情况是基于最大光伏电流是连续流动的假设，在连续运行条件下，直流输入须额外增加25%。因此，最终结果是，对于任何光伏源支路或者汇集单条源支路电流的光伏输出电路，电路的载流容量大于125%ISC的125%，即相乘得出ISC的156%。对于高温的屋顶光伏电站，环境温度达到60℃时，导线的降容因子为0.41，即直流导线载流能力大大减小，如果发生短路并持续一段时间，而又无熔断器等过流保护器件来断开故障回路，将导致线缆燃烧的风险加大，引发火灾。