一、核心参数与设定原则

1. 过流保护的本质

• 功能定位：通过电流传感器实时监测回路电流，当电流超过阈值时触发断路器分闸或逆变器停机，防止过载导致的电缆过热、设备损坏或火灾风险。

• 与熔断器的配合：过流保护为 “主动预警式保护”，熔断器为 “被动故障切除保护”，阈值需低于熔断器额定电流（通常低 10%~20%），避免熔断器优先动作。

2. 设定原则

1. 安全性优先：阈值≤系统安全工作电流（避免绝缘老化）；

2. 兼容性匹配：阈值≥逆变器 / 组件正常运行时的波动电流（避免误动作）；

3. 分级保护逻辑：

• 过载保护（长延时）：阈值较低，延时动作（5~10s）；

• 短路保护（瞬时）：阈值较高，瞬时跳闸（<0.1s）。

二、阈值计算步骤与公式

1. 基础参数获取

• 组件短路电流（Isc）：来自组件 datasheet，通常标注为 STC 条件（25℃，1000W/m²）下的电流；

• 逆变器输入电流（Iin_max）：逆变器说明书中 “直流输入额定电流” 参数；

• 汇流箱支路数（N）：若为多路汇流，需计算总输入电流。

2. 过载保护阈值（I_over）计算

• 公式：$I_{over}=k_1\times k_2\times I_{sc\_max}$

• $k_1$：安全系数（1.2~1.5，根据系统重要性调整）；

• $k_2$：温度修正系数（考虑环境温度对 Isc 的影响，公式：$k_2=1+0.004\times (T-25)$，T 为环境温度，单位℃）。

• 例：某组件 Isc=10A，环境温度 50℃，k1=1.3：$k_2=1+0.004\times (50-25)=1.1$$I_{over}=1.3\times 1.1\times 10=14.3A$，取整为 14A。

3. 短路保护阈值（I_short）计算

• 公式：$I_{short}=k_3\times I_{inverter\_max}$

• $k_3$：短路系数（2.0~3.0，根据逆变器过载能力调整）；

• 例：逆变器输入电流为 30A，k3=2.5，则$I_{short}=2.5\times 30=75A$。

4. 与熔断器额定电流（Ie）的配合

• 要求：$I_{over}<I_e$，且熔断器分断能力。

• 例：若熔断器额定电流为 32A，过载保护阈值应≤28A（32A×85%），避免熔断器先于过流保护动作。

三、典型场景阈值设定案例

四、环境与工况影响因素

1. 温度修正

• Isc 随温度变化：温度每升高 1℃，Isc 约增加 0.04%（如 25℃时 Isc=10A，50℃时 Isc=10×(1+0.04%×25)=10.1A）；

• 阈值调整：高温地区需提高过载阈值（按 k2 系数计算），避免因温度导致误动作。

2. 光照波动

• 瞬时电流尖峰：云层遮挡后光照突然增强时，组件电流可能短时超过 Isc（持续时间 < 1s）；

• 应对措施：过载保护延时≥5s，避开瞬时尖峰影响。

3. 逆变器启动冲击

• 启动电流：逆变器开机时电容充电可能产生 1.5~2 倍额定电流的冲击（持续时间 < 0.5s）；

• 阈值调整：短路保护延时≥0.1s，避免启动时误跳闸。

五、设定流程与验证方法

1. 分步设定流程

1. 计算系统工作电流：

• 单支路：组件串数（1.05 为并联不均勻系数）；

2. 确定过载阈值：$I_{over}=I_{work}\times 1.21.3$；

3. 确定短路阈值：$I_{short}=I_{over}\times 23$；

4. 校验与熔断器配合：$I_{over}<I_e$，且熔断器分断能力。

2. 现场验证方法

• 模拟过载测试：

1. 通过可调电阻加载至 1.1 倍$I_{over}$，观察保护是否在 5~10s 内动作；

2. 加载至 1.5 倍$I_{over}$，保护应在 1~3s 内动作。

• 模拟短路测试：
  通过短路模拟器产生 2 倍$I_{short}$电流，保护应在 0.1s 内瞬时跳闸。

六、常见误区与规避措施

1. 误区 1：阈值等于逆变器额定电流

• 后果：逆变器允许 10%~20% 短时过载（如 1.1 倍额定电流持续 10min），阈值等于额定电流会导致频繁跳闸。

• 规避：过载阈值 = 额定电流 ×0.85~0.9。

2. 误区 2：忽略多路汇流的电流叠加

• 后果：多路汇流箱总电流超过阈值，但单支路保护未动作。

• 规避：在汇流箱总进线处设置总过流保护，阈值 = 单支路阈值 × 支路数 ×0.8（降额系数）。

3. 误区 3：短路阈值过低

• 后果：雷击或逆变器故障时产生的瞬时大电流触发保护，导致系统误停机。

• 规避：短路阈值≥逆变器允许短路电流（由厂家提供，通常为额定电流的 2.5~3 倍）。

七、标准与规范参考

• IEC 62109-1：光伏系统保护设备安全要求，规定过流保护阈值需≤1.43 倍额定电流；

• GB/T 37408-2019：《光伏发电并网逆变器技术要求》，要求过流保护响应时间≤100ms；

• UL 1741：美国标准，规定过载保护阈值为 1.25 倍额定电流，延时 2 小时内动作。

八、总结