光伏交流汇流箱元器件选型基础电气知识



一、光伏交流汇流箱概述

1.1 基本定义
交流汇流箱是将多路光伏逆变器的交流输出汇集后，接入电网或上级配电系统的电气设备。


光伏组件 → 逆变器(DC→AC) → 交流汇流箱 → 变压器/电网
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多路并联汇集


1.2 主要功能
| 功能 | 说明 |
|||
| 汇集 | 将多台逆变器交流输出并联汇总 |
| 保护 | 过流、短路、漏电、防雷保护 |
| 监测 | 电压、电流、功率等参数采集 |
| 隔离 | 检修时断开各路，保障安全 |



二、核心元器件及选型知识

2.1 断路器（MCCB/MCB）

📌 基础电气知识
| 参数 | 含义 | 说明 |
||||
| 额定电压(Ue) | 断路器正常工作电压 | 交流汇流箱常用 AC 400V/690V |
| 额定电流(In) | 长期允许通过的最大电流 | 根据逆变器输出电流选型 |
| 分断能力(Icu/Ics) | 能安全切断的最大短路电流 | 必须 > 系统短路电流 |
| 极数 | 断开的导线数量 | 单相2P/三相4P |
| 脱扣曲线 | B/C/D型 | 光伏系统常用 C型或D型 |

🔧 选型要点

逆变器额定输出电流 × 1.25 ~ 1.5 = 断路器额定电流

例：10kW逆变器，AC 400V
I = 10000/(√3×400) ≈ 14.4A → 选 20A 或 25A 断路器


常用品牌：施耐德（NSX/C65）、ABB（Tmax/S200）、正泰（NM1/NXB）



2.2 熔断器（保险丝）

📌 基础电气知识
| 参数 | 含义 |
|||
| 额定电压 | ≥ 系统最高工作电压 |
| 额定电流(In) | 熔体长期允许电流 |
| I²t值 | 熔断能量，决定保护特性 |
| 分断能力 | 能安全切断的最大电流 |

🔧 选型要点
- 一般作为后备保护
- 额定电流 ≥ 1.25 × 回路额定电流
- 光伏系统常用 gPV型（光伏专用） 熔断器
- 典型：10×38mm / 14×51mm 圆柱型



2.3 浪涌保护器（SPD）

📌 基础电气知识
| 参数 | 含义 |
|||
| Uc | 最大持续工作电压 |
| Up | 电压保护水平（残压） |
| In | 标称放电电流（8/20μs） |
| Imax | 最大放电电流（8/20μs） |
| 类型 | T1/T2/T3/T4 级 |

🔧 选型要点

一级（T1/T2）：安装在汇流箱进线处
- 400V系统选 Uc ≥ 275V（L-N）/ 440V（L-L）
- In ≥ 10kA（8/20μs）

二级（T2/T3）：各支路输出
- In ≥ 5kA
- Up ≤ 2.5kV（配合后续设备）


关键原则：SPD的Up值必须 < 后级设备耐压值



2.4 电流互感器（CT）

📌 基础电气知识
| 参数 | 含义 |
|||
| 变比 | 一次电流/二次电流（如 100/5A） |
| 精度等级 | 0.5级（计量）/ 1级（测量） |
| 负荷(VA) | 二次侧允许接的最大负载 |
| 一次电流 | 穿心式/母排式 |

🔧 选型要点

一次额定电流 ≥ 回路最大工作电流
二次输出：通常 5A 或 1A（1A适合长距离传输）

例：回路最大25A → 选 50/5A 或 75/5A 变比




2.5 电压表/电流表/电能表

📌 基础电气知识
| 参数 | 含义 |
|||
| 电压等级 | AC 400V / 690V |
| 精度 | 1.0级或0.5级 |
| 输入信号 | 直接接入 / CT二次 / PT二次 |
| 通讯接口 | RS485/Modbus（智能型） |

🔧 选型要点
- 需要 RS485通讯 的智能仪表，便于接入监控系统
- 电能表需具备 正反向计量（防逆流）
- 工作温度范围：户外型需 -25℃~+70℃



2.6 隔离开关

📌 基础电气知识
| 参数 | 含义 |
|||
| 额定电压 | ≥ 系统电压 |
| 额定电流 | ≥ 回路电流 |
| 操作方式 | 手动/电动 |
| 分断能力 | 一般无高分断要求 |

🔧 选型要点
- 用于检修隔离，不带负载分断
- 必须有明显断点或可视指示
- 通常选 4P隔离开关（三相+N线）



三、基础电气参数计算

3.1 三相功率计算
$$P = \sqrt{3} \times U \times I \times \cos\varphi$$

| 逆变器功率 | AC 400V 额定电流（cosφ=1） |
|--|--|
| 10kW | 14.4A |
| 20kW | 28.9A |
| 50kW | 72.2A |
| 100kW | 144.3A |

3.2 电缆选型基础
$$S = \frac{I \times L \times \sqrt{3}}{U \times \gamma \times \Delta U\%}$$

简化经验：
| 电流(A) | 铜芯电缆截面积(mm²) |
||-|
| ≤16 | 2.5 |
| ≤25 | 4 |
| ≤32 | 6 |
| ≤50 | 10 |
| ≤70 | 16 |
| ≤100 | 25 |

3.3 短路电流计算（简化）
$$I_{sc} = \frac{U_n}{\sqrt{3} \times Z_{total}}$$

- 汇流箱进线短路电流需由上级变压器和电缆阻抗决定
- 断路器分断能力 Icu > 计算短路电流



四、关键选型原则汇总

4.1 安全系数
| 元器件 | 电流安全系数 | 电压安全系数 |
|--|||
| 断路器 | 1.25~1.5 | 1.0~1.2 |
| 熔断器 | 1.25~1.5 | 1.0~1.2 |
| 电缆 | 1.25~1.5 | 1.0~1.2 |
| SPD | 1.0（按Uc选） | 1.0 |

4.2 防护等级
| 部位 | 防护等级 |
|||
| 汇流箱整体 | IP65（户外） |
| 箱体材质 | 镀锌钢板/不锈钢/SMC玻璃钢 |
| 厚度 | ≥ 1.5mm（钢板） |

4.3 温度降容

环境温度 > 40℃ 时，需按降容曲线修正额定电流
例：45℃时，额定电流可能只有标称值的 85%~90%




五、典型配置方案示例

8路交流汇流箱（接8台10kW逆变器，AC 400V）

| 元器件 | 规格 | 数量 |
|--|||
| 断路器（每路） | C25A/4P/6kA | 8 |
| SPD（每路） | T2级/In=5kA/Uc=275V | 8 |
| 隔离开关（每路） | 32A/4P | 8 |
| CT（每路） | 50/5A | 8 |
| 电流表（每路） | 智能型/RS485 | 8 |
| 总断路器 | 250A/4P/25kA | 1 |
| 总SPD | T1+T2/In=20kA | 1 |
| 电能表 | 三相/RS485/正反向 | 1 |



六、常见标准与规范

| 标准号 | 名称 |
|--||
| GB/T 34936 | 光伏发电站汇流箱技术要求 |
| NB/T 32004 | 光伏发电并网逆变器技术规范 |
| IEC 61439 | 低压成套开关设备和控制设备 |
| IEC 61643 | 低压电涌保护器 |
| GB 50797 | 光伏发电站设计规范 |



> 总结：交流汇流箱选型核心是围绕 "额定电压匹配、额定电流留余量、分断能力够用、防护等级达标、通讯监控完善" 五大原则，结合具体工程参数逐一确定各元器件规格。

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