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[摘 要]当今世界面临着能源和环境的双重危机，此时对新能源的开发和利用已迫在眉睫。其中，分布式光伏发电系统，就是新技术的一项，并且利用了新能源。本文对屋式分布式光伏发电系统组合电器和断路器合理选用的进行了分析探讨。
[关键词]光伏发电系统;组合电器;断路器;合理选用
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）24-0002-01
1 概述
光伏发电系统是把太阳能转化为电能的系统，是人类对太阳能这种储量无限、干净无污染、取用方便的新型能源的有效利用，光伏发电系统的组成包括：太阳能电池板、蓄电池、太阳能控制器、逆变器，如图1所示。
（1）太阳能电池板：光伏发电系统的光伏转换装置，把光能转变成电能。
（2）蓄电池：光伏发电系统的电能储存装置，把太阳能电池板转化的电能储存起来。
（3）太阳能控制器：光伏发电系统的控制保护装置，对系统的开关进行控制，对蓄电池的充电放电进行保护。
（4）逆变器：光伏发电系统的电能转化装置，把蓄电池里输出的直流电转化成普遍使用的交流电，如转换成220 V、110 V交流电。
国家有关部门也非常重视光伏产业的发展和分布式光伏发电的推广，先后出台包括《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》（简称国发[24]号文）等多项政策法规支持和规范光伏发电产业的发展。其中《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》提出将太阳能发电等作为国家战略新型产业重点发展。
2、光伏系统在屋顶中的应用
将光伏组件安装到屋顶的位置能够尽可能的避免遮挡，有利于接收太阳光。在安装过程中要采用合理的结构以达到防雨防雪的目的。尤其是在降雪量较大的地方，屋顶的坡度设计可能更为倾斜以避免大量积雪。光电组件应用到屋顶时，还要注意材料的选用，不仅要具有足够的强度以抵抗冰雹等的侵袭，还要做好一定的防雷举措，以防止雷电破坏电池板。
3 .屋顶分布式光伏发电系统的构成
3.1 屋顶分布式光伏发电系统的形式
根据系统的构成形式，屋顶分布式光伏发电系统可分为集中式和组串式两种。当光伏发电系统有多个屋顶及发电子系统组成时，系统装机容量较大，需要进行升压之后再送入配电网。两者的区别在于：
（1）集中式先将多个光伏组串产生的直流电通过直流汇流箱汇集，然后通过功率较大逆变器统一逆变成交流电，然后再通过升压变将电能送入用户的配电网。适用于屋顶一致性较高，屋顶及周边环境较好的情况。
（2）组串式则将若干光伏组串（一般6～8串）先通过小型逆变器逆变成交流电，然后再通过交流汇流、升压变等将电能送入用户的配电网。适用于屋顶一致性较差、屋顶及周边环境较复杂的情况。
可以看出，无论是集中式还是组串式，光伏组串产生的电能都需要通过升压变之后再送入用户的配电网。也就是说，升压变靠电网侧的接入系统组成和构成是一致的。
3.2 屋顶光伏发电系统的电气接入
当屋顶光伏系统有多个屋顶及发电子系统时，屋顶与屋顶之间的距离较远，为了减少对原配电网架构和设备的改动，使用高压电缆在升压变高压侧将多台升压变T接（并联），将电能汇集和统一后接入用户的原配电网，如图2所示，每两台升压变通过高压电缆T接汇流之后，统一接入开关站的进线柜，由开关站将4台升压变的电能汇集之后最后接入用户原来的配电网。
3.3 升压变高压侧开关设备
由图2可以看到，升压变高压侧的开关元件是组合电器（负荷开关+熔断器），在开关站进线侧采用断路器作为开关设备，笔者觉得这是较合理的方案。但是有人认为升压变高压侧出线应该采用断路器而非组合电器作为开关设备，认为断路器有更强的开断能力、保护配置更丰富和灵活。虽然断路器的确有更好的开断能力，而且保护功能也比组合电器更强大和灵活，但是笔者认为此处采用断路器属于“性能过剩”，而且经济性较差。下面笔者分若干方面简述为什么使用组合电器较为合理。
3.3.1 组合电器与断路器的区别
组合电器由负荷开关及熔断器组成。负荷开关指能够在正常电路条件（也可以在规定的过载运行条件）下关合、承载和开断电流以及在规定的异常回路条件（例如短路）下，按规定的时间承载电流的开关装置;熔断器指当电流超过给定值足够长时间后，通过熔化一个或几个特殊设计和相称的熔体，断开其所接入电路并分断电流的装置。
断路器指能接通、承载以及分断正常电路条件下电流，而且在规定的异常电路下（例如短路）也能接通、承载一定时间和分断电流的机械开关装置。
从上面的描述，可以了解断路器无论在系统正常还是故障情况，都可以开断回路;负荷开关仅可以在系统正常情况下开断回路，而熔断器可以在系统异常情况下通过熔断自身实现开断回路。因此从功能上说，组合电器和断路器都可以在系统正常和故障情况下可靠开断回路，将故障点与系统隔离。但是断路器可合分次数较少、价格较高;熔断器熔断之后需要更改熔丝，但是价格相对低廉，负荷开关的合分次数也较多，因此在要求不高或需要合分闸操作较频繁的情况下，使用组合电器会有更好的经济性。
3.3.2 故障在升压变高压侧的情况
既然组合电器和断路器都可以在系统发生故障时切断回路，隔离故障点，那么在升压变高压侧电缆发生故障时情况会是怎样？
从系统的潮流来看，升压变两端都是电源。低压侧有光伏发电系统作为电源，高压侧有用户原来的配电网来的电源。因此，当故障点在升压变高压侧电缆时，由光伏发电系统提供的短路电流将首先流过升压变低压侧的低压短路器，由低压短路器开断将光伏系统与故障点隔离;而用户原配电网提供的短路电流将经过开关站的出线断路器、进线断路器等断路器，促使其跳闸隔离故障点。也就是说在升压变高压侧出线故障点时，升压变高低压侧的断路器就已经可以隔断故障点从而保护系统，因此故障时在升压变高压侧配置的断路器一般不会动作，由组合电器作为设备检修的开断点即可。
若升压变低压侧断路器拒动，则组合电器的熔断器则会熔断作为后备保护隔离故障点;若开关站进线断路器拒动，则开关站出线断路器应该保护动作，将整个光伏系统连同故障点一并隔离。因此在升压变高压侧配置组合电器即可满足系统运行和保护的要求。
3.3.3 开关设备的保护整定
如果升压变高压侧配置断路器，由于断路器保护功能齐全，要求整定的保护定值较多、计算较复杂，需要根据不同的保护与上下级的断路器进行保护极差配合。而由2.3.2的分析可以知道，升压变高压侧的断路器在系统故障情况下作用不大，没必要为此复杂化保护整定。而组合电器只需要整定功能单一的熔断器即可，也能满足系统运行和保护的需要，所以采用组合电器即可。
4.结束语
综上所述，笔者认为在升压变高压侧使用组合电器即可，不但可以满足技术要求，更比使用断路器有更好的经济性。
参考文献：
[1] 杜海江，杨明皓，丑丽丽，张泽军.户用风水光直流微电网控制策略与实现[J].农业工程学报.2011（08）.
[关键词]光伏发电系统;组合电器;断路器;合理选用
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）24-0002-01
1 概述
光伏发电系统是把太阳能转化为电能的系统，是人类对太阳能这种储量无限、干净无污染、取用方便的新型能源的有效利用，光伏发电系统的组成包括：太阳能电池板、蓄电池、太阳能控制器、逆变器，如图1所示。
（1）太阳能电池板：光伏发电系统的光伏转换装置，把光能转变成电能。
（2）蓄电池：光伏发电系统的电能储存装置，把太阳能电池板转化的电能储存起来。
（3）太阳能控制器：光伏发电系统的控制保护装置，对系统的开关进行控制，对蓄电池的充电放电进行保护。
（4）逆变器：光伏发电系统的电能转化装置，把蓄电池里输出的直流电转化成普遍使用的交流电，如转换成220 V、110 V交流电。
国家有关部门也非常重视光伏产业的发展和分布式光伏发电的推广，先后出台包括《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》（简称国发[24]号文）等多项政策法规支持和规范光伏发电产业的发展。其中《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》提出将太阳能发电等作为国家战略新型产业重点发展。
2、光伏系统在屋顶中的应用
将光伏组件安装到屋顶的位置能够尽可能的避免遮挡，有利于接收太阳光。在安装过程中要采用合理的结构以达到防雨防雪的目的。尤其是在降雪量较大的地方，屋顶的坡度设计可能更为倾斜以避免大量积雪。光电组件应用到屋顶时，还要注意材料的选用，不仅要具有足够的强度以抵抗冰雹等的侵袭，还要做好一定的防雷举措，以防止雷电破坏电池板。
3 .屋顶分布式光伏发电系统的构成
3.1 屋顶分布式光伏发电系统的形式
根据系统的构成形式，屋顶分布式光伏发电系统可分为集中式和组串式两种。当光伏发电系统有多个屋顶及发电子系统组成时，系统装机容量较大，需要进行升压之后再送入配电网。两者的区别在于：
（1）集中式先将多个光伏组串产生的直流电通过直流汇流箱汇集，然后通过功率较大逆变器统一逆变成交流电，然后再通过升压变将电能送入用户的配电网。适用于屋顶一致性较高，屋顶及周边环境较好的情况。
（2）组串式则将若干光伏组串（一般6～8串）先通过小型逆变器逆变成交流电，然后再通过交流汇流、升压变等将电能送入用户的配电网。适用于屋顶一致性较差、屋顶及周边环境较复杂的情况。
可以看出，无论是集中式还是组串式，光伏组串产生的电能都需要通过升压变之后再送入用户的配电网。也就是说，升压变靠电网侧的接入系统组成和构成是一致的。
3.2 屋顶光伏发电系统的电气接入
当屋顶光伏系统有多个屋顶及发电子系统时，屋顶与屋顶之间的距离较远，为了减少对原配电网架构和设备的改动，使用高压电缆在升压变高压侧将多台升压变T接（并联），将电能汇集和统一后接入用户的原配电网，如图2所示，每两台升压变通过高压电缆T接汇流之后，统一接入开关站的进线柜，由开关站将4台升压变的电能汇集之后最后接入用户原来的配电网。
3.3 升压变高压侧开关设备
由图2可以看到，升压变高压侧的开关元件是组合电器（负荷开关+熔断器），在开关站进线侧采用断路器作为开关设备，笔者觉得这是较合理的方案。但是有人认为升压变高压侧出线应该采用断路器而非组合电器作为开关设备，认为断路器有更强的开断能力、保护配置更丰富和灵活。虽然断路器的确有更好的开断能力，而且保护功能也比组合电器更强大和灵活，但是笔者认为此处采用断路器属于“性能过剩”，而且经济性较差。下面笔者分若干方面简述为什么使用组合电器较为合理。
3.3.1 组合电器与断路器的区别
组合电器由负荷开关及熔断器组成。负荷开关指能够在正常电路条件（也可以在规定的过载运行条件）下关合、承载和开断电流以及在规定的异常回路条件（例如短路）下，按规定的时间承载电流的开关装置;熔断器指当电流超过给定值足够长时间后，通过熔化一个或几个特殊设计和相称的熔体，断开其所接入电路并分断电流的装置。
断路器指能接通、承载以及分断正常电路条件下电流，而且在规定的异常电路下（例如短路）也能接通、承载一定时间和分断电流的机械开关装置。
从上面的描述，可以了解断路器无论在系统正常还是故障情况，都可以开断回路;负荷开关仅可以在系统正常情况下开断回路，而熔断器可以在系统异常情况下通过熔断自身实现开断回路。因此从功能上说，组合电器和断路器都可以在系统正常和故障情况下可靠开断回路，将故障点与系统隔离。但是断路器可合分次数较少、价格较高;熔断器熔断之后需要更改熔丝，但是价格相对低廉，负荷开关的合分次数也较多，因此在要求不高或需要合分闸操作较频繁的情况下，使用组合电器会有更好的经济性。
3.3.2 故障在升压变高压侧的情况
既然组合电器和断路器都可以在系统发生故障时切断回路，隔离故障点，那么在升压变高压侧电缆发生故障时情况会是怎样？
从系统的潮流来看，升压变两端都是电源。低压侧有光伏发电系统作为电源，高压侧有用户原来的配电网来的电源。因此，当故障点在升压变高压侧电缆时，由光伏发电系统提供的短路电流将首先流过升压变低压侧的低压短路器，由低压短路器开断将光伏系统与故障点隔离;而用户原配电网提供的短路电流将经过开关站的出线断路器、进线断路器等断路器，促使其跳闸隔离故障点。也就是说在升压变高压侧出线故障点时，升压变高低压侧的断路器就已经可以隔断故障点从而保护系统，因此故障时在升压变高压侧配置的断路器一般不会动作，由组合电器作为设备检修的开断点即可。
若升压变低压侧断路器拒动，则组合电器的熔断器则会熔断作为后备保护隔离故障点;若开关站进线断路器拒动，则开关站出线断路器应该保护动作，将整个光伏系统连同故障点一并隔离。因此在升压变高压侧配置组合电器即可满足系统运行和保护的要求。
3.3.3 开关设备的保护整定
如果升压变高压侧配置断路器，由于断路器保护功能齐全，要求整定的保护定值较多、计算较复杂，需要根据不同的保护与上下级的断路器进行保护极差配合。而由2.3.2的分析可以知道，升压变高压侧的断路器在系统故障情况下作用不大，没必要为此复杂化保护整定。而组合电器只需要整定功能单一的熔断器即可，也能满足系统运行和保护的需要，所以采用组合电器即可。
4.结束语
综上所述，笔者认为在升压变高压侧使用组合电器即可，不但可以满足技术要求，更比使用断路器有更好的经济性。
参考文献：
[1] 杜海江，杨明皓，丑丽丽，张泽军.户用风水光直流微电网控制策略与实现[J].农业工程学报.2011（08）.