光伏发电系统用电力转换设备的安全.docx
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光伏发电系统用电力转换设备的安全.docx
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光伏发电系统用电力转换设备的安全
中国质量认证中心认证技术规范
CQC****-2022
光伏发电系统用电力转换设备的安全
第1部分:
通用要求
SafetyofpowerconvertersforuseinPVpowersystems
-Part1:
Generalrequirements
-
(IEC62109-1ed.1Safetyofpowerconvertersforuseinphotovoltaicpowersystems-Part1:
Generalrequirements,IDT)
(申请备案稿)
2022-*-**发布
2022-*-**实施
目次
前言
本规范等同采用IEC62109-1ed.1《光伏发电系统用电力转换设备的安全第1部分:
通用要求》(Safetyofpowerconvertersforuseinphotovoltaicpowersystems-Part1:
Generalrequirements)。
本规范由中国质量认证中心提出。
本规范由全国太阳光伏能源系统标准化技术委员会归口。
本规范起草单位:
中国质量认证中心、深圳电子产品检测中心、全国太阳光伏能源系统标准化技术委员会、江苏艾索新能源股份有限公司、深圳市比亚迪汽车有限公司、江苏林洋电子有限公司。
本规范主要起草人:
康巍、王克勤、林幸笋、郭丰、蔡振中、何智超、倪松。
光伏发电系统用电力转换设备的安全
第1部分:
通用要求
范围和目的
范围
本规范适用于有统一安全技术要求的光伏(PV)系统所使用的电力转换设备(PCE)。
本规范定义了设计和生产PCE的最低要求,以防止电击、能量、着火、机械和其他危险。
本规范提出的通用要求适用于所有类型的PVPCE。
特定类型的电力转换设备的特殊要求将在本系列标准的其他部分进行规定,例如第2部分-逆变器。
这些附加标准将随新产品和技术的商业化而陆续发布。
本规范适用的设备
本规范适用于连接到最大PV源电路电压不超过1500VDC的系统中的PCE。
这些设备也可以连接到交流电源电路或交流负载电路不超过1000VAC的系统、或者连接到其他直流源或负载电路,例如电池。
本规范也可以适用于PCE的辅助设备,除非已有更加合适的标准。
本规范不适用的设备
本规范目前不适用于以风轮机和其他旋转电机等作为电源的系统。
特殊用途的电力转换设备可能需要增加一些要求,例如用于爆炸性气体环境(见IEC60079,爆炸性气体)、飞行器、船舶装置、医疗电子设备(见IEC60601,医疗电子设备)、以及海拔2000m以上高原等处的设备。
目的
本规范包括的目的
本规范要求的目的是确保设备所采用的设计和制造方法能够为操作人员和周边区域提供足够的保护,使其免于遭受以下危险:
a)电击和能量危险;
b)机械危险;
c)高温危险;
d)设备着火蔓延的危险;
e)化学危险;
f)声压危险;
g)可燃液体、气体和爆炸的危险。
注:
维修人员应当具备必要的知识和技能,并且能够采取适当的措施来应对设备操作、维修和维护中的危险。
在这个前提下,本规范只是提出一些限制性要求(例如标识和警告)以保护维修人员,因为某些潜在危险对受过训练的人来讲也并非显而易见。
本规范不包括的目的
本规范的目的不包括以下方面:
a)设备的功能可靠性、性能和其他与安全无关的属性;
b)运输包装的有效性;
c)电磁兼容(EMC)要求;
d)国家及当地法律法规对设备安装方面的要求。
规范性引用标准
下列文件中的条款通过在本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注明日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本规范;然而,鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注明日期的引用文件,其最新版本适用于本规范。
EN50102:
1995电器设备外壳对外部机械应力的防护等级(IK码)
GB4208-2022外壳防护等级(IP代码)
GB/T2423(全部)电工电子产品环境试验第二部分:
试验方法
GB/T17626(全部)电磁兼容试验和测量技术
GB/T11918工业用插头插座和耦合器第1部分:
通用要求
IEC60027电气技术用字母符号
GB/T17045电击防护装置和设备的通用部分
GB/T3805特低电压(ELV)限值
GB/T12113接触电流和防护导体电流的测量方法
GB/Z6829剩余电流动作保护器的一般要求
GB16916.1家用和类似用途的不带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCCB)第1部分:
一般规则
GB/T5465.2电气设备用图形符号第2部分:
图形符号
GB/T16935低压系统内设备的绝缘配合
JISC8282家用和类似用途插头和插座端口
GB4943信息技术设备的安全
GB/T16935.3低压系统内设备的绝缘配合第3部分:
利用涂层、罐封和模压进行防污保护
GB/T16927.1高压试验技术第一部分:
一般试验要求
GB311.1高压输变电设备的绝缘配合
GB/T311.2绝缘配合第2部分:
高压输变电设备的绝缘配合使用导则
GB/T1406灯头的型式和尺寸
GB/T5169.11电工电子产品着火危险试验第11部分:
灼热丝/热丝基本试验方法成品的灼热丝可燃性试验方法
GB8898音频、视频及类似电子设备安全要求
JGG188声级计检定规程
GB/T5169.21电工电子产品着火危险试验第21部分:
非正常热球压试验
GB/T11026(系列)电气绝缘材料耐热性
GB/T4207固体绝缘材料在潮湿条件下相比电痕化指数和耐电痕化指数的测定方法
IEC61730-2光伏(PV)组件安全鉴定-第2部分:
试验要求
GB/T19000质量管理体系基础和术语
GB/T3768声学声压法测定噪声源声功率级反射面上方采用包络测量表面的简易法
GB/T16404声学声强法测定噪声源的声功率级第1部分:
离散点上的测量
GB/T1040(系列)塑料拉伸性能的测定
GB/T9341塑料弯曲性能的测定
GB/T1043塑料简支梁冲击性能的测定
GB/T1843塑料悬臂梁冲击强度的测定
ISO8256塑料-拉伸冲击强度的测定
术语和定义
本规范使用以下定义。
注:
在用到“电压”和“电流”这两个定义时,如无其他规定,均指有效值。
3.1
可接触accessible
按规定的方法使用标准接触探头可以触碰到。
3.2
安全栅barrier
对来自通常接触方向的直接接触提供保护,或者防止火焰蔓延的部件。
3.3
基本绝缘basicinsulation
在非故障条件下对防触电起基本保护作用的绝缘。
注:
基本绝缘也可能用作功能用途。
3.4
电池类型batterytype
电池的化学(例如铅酸)和类型(例如液体、凝胶等),或者预定连接PCE的电池组的类型。
3.5
封装电池battery-sealed
无法添加水或电解液的电池,其结构能防止液体或气体在正常使用中外泄。
3.6
无封装电池battery-non-sealed
有盖子或其他措施可供添加水和/或电解液的电池。
3.7
阀调节电池battery-valveregulated
在异常情况下能够释放过度压力的封装电池。
3.8
电气间隙clearance
两个导电零部件之间的最短空间距离。
3.9
封闭电气操作区域closedelectricaloperatingarea
电气设备使用的房间或区域,该区域明显标示了恰当的警告标识,只允许具备相关技能或受过专门训练的人员进入,且须用钥匙或工具打开门或移除安全栅后才能进入。
3.10
相比漏电起痕指数comparativetrackingindex(CTI)
在IEC60112(ASTMD3638-85)标准规定条件下测定得的,试样在30秒一滴速率下经受50滴电解液的作用后形成永久性导电炭通路所需的电压。
3.11
爬电距离creepagedistance
在两导电零部件之间沿绝缘材料表面的最短距离。
3.12判定电压decisivevoltage
电路的判定电压是指PCE按照预定目的使用时在最恶劣的额定工作条件下,两个任意带电部件之间持续出现的最高电压(见的判定电压等级限值)
3.13
装饰件decorativepart
外壳外不起安全防护作用的零部件。
3.14
直接插入式设备directplug-inequipment
电源插头是主体的一部分,其重量是靠电源插座来承载的设备。
3.15
双重绝缘doubleinsulation
由基本绝缘加上附加绝缘构成的绝缘。
3.16
DVCA
即判定电压等级A,其定义见。
3.17
DVCB
即判定电压等级B,其定义见。
3.18
DVCC
即判定电压等级C,其定义见。
3.19
电气防护外壳electricalenclosure
为了限制触及电击、能量或灼伤危险的区域而包围内部零部件的设备部件。
3.20
外壳enclosure
为防止外部影响、火焰蔓延、触及危险而包围内部零部件的设备部件。
3.21
环境种类environmentalcategory
PCE安装后所处的整个周边环境,见第6章所定义。
3.22
等电位连接equipotentialbonding
为实现等电位而在导电部件之间建立的电气连接。
[IEV195-01-10]。
注:
等电位连接的有效性取决于连接中电流的频率。
3.23
等电位连接导体equipotentialbondingconductor
在各金属部件之间实现等电位连接的导体。
3.24
EUT
即受试设备。
3.25
防火外壳
包围内部零部件,最大限度减少内部火焰和燃烧物蔓延的设备部件。
3.26
固定设备fixedequipment
固定于某支点上或者于特殊位置加以保护的设备[IEV826-07-07]。
3.27
材料的可燃性分级flammabilityclassificationofmaterials
对材料点燃后的燃烧特性和熄灭能力的鉴别。
材料按本规范划分等级,试验则按照IEC60695-11-10,IEC60695-11-20,ISO9772或ISO9773进行。
注1:
当采用本规范的要求时,对于泡沫材料,认为HF-1级优于HF-2级,HF-2级优于HBF级。
注2:
同样,对于其它材料,包括硬(工程结构)泡沫材料,认为5VA级优于5VB级,5VB级优于V-0级,V-0级优于V-1级,V-1级优于V-2级,V-2级优于HB40级,HB40级优于HB75级。
注3:
同样,对于其它材料,认为VTM-0级优于VTM-1级,VTM-1级优于VTM-2级。
注4:
可以认为可燃性等级为VTM-0、VTM-1和VTM-2的材料分别等同于可燃性等级为V-0、V-1、和V-2的材料。
但这种等同只限于可燃性性,它们的电子和机械性能不一定相同。
3.28
FNOMin
额定交流输入频率
3.29
FNOMout
额定交流输出频率
3.30
功能接地端子functionalearthterminal
电气上直接连接到某一部件或电路的端子,其目的是为了功能而非安全。
3.31
功能绝缘functionalinsulation(FI)
设备正常工作而必需的绝缘。
注:
这里定义的功能绝缘并不起防电击的作用。
但它可以减小引燃和着火危险的可能性。
3.32
手持式设备hand-heldequipment
在正常使用时可用一只手握持的便携式设备。
3.33
危险
发生伤害的潜在源头。
3.34
危险能量等级hazardousenergylevel
电压不小于240VA、持续时间不小于60s的有效功率等级,或者在电压不小于2V时能量不小于20J(例如来自一个或多个电容器)的储存能量等级。
3.35
危险带电hazardouslive
能引起电击或电灼伤。
如第7章所述,电路或部件可能是电击危险,也可能是能量危险。
3.36
危险电压hazardousvoltage
超过7.3所规定的电击危险限值的电压。
3.37
均匀场(分布)
均匀场是指电极之间存在理想恒定电压梯度的电场。
例如,半径大于间距的两个球面。
3.38
最大交流输入电流Imaxa.c.in
正常条件下,以交流输入工作电压范围内的任意电压,向PCE输入的最大交流电流值。
3.39
最大交流输出电流Imaxa.c.out
正常条件下,PCE持续输出的额定电流的最大值。
3.40
最大电池输入Imaxbatteryin
正常条件下,以直流输入工作电压范围内的任意电压,电池向PCE输入的最大直流电流。
3.41
最大电池输出Imaxbatteryout
正常条件下,PCE向电池持续输出(例如为电池充电)的额定直流电流的最大值。
3.42
最大光伏输入IMAXPV
在光伏输入电压范围(VopPV)内的任意电压下,光伏阵列向PCE输入的最大直流电流。
3.43
(电场的)非均匀分布inhomogeneousdistribution(ofanelectricfield)
电场的非均匀分布指电极之间没有理想恒定电压梯度的电场(非均匀电场)。
3.44
最大短路输出电流Isca.c.out
PCE的交流输出端口可以输出的最大短路(故障)电流。
注:
最大短路输出电流可能会因时间而变化,因此必须同时注明电流和时间(或者一组数值)。
3.45
光伏短路电流IscPV
PCE光伏输入端连接的最大光伏阵列短路电流(直流)的额定值。
注:
PCE的这一额定值是指在预定使用条件下光伏阵列输入到PCE的最大电流,不等于光伏阵列中各个元器件的标称Isc的简单相加。
因为元器件标称的Isc是在标准试验条件下测得的结果,在低温或高太阳辐射的条件下可能超过标称值。
3.46
受限制电源limitedpowersource
符合本规范第9.2条规定的电源。
3.47
带电部件liveparts
正常使用时被通电的导体或导电部件,包括中性导体。
3.48
低电压lowvoltage
用来分配电流且其线间或线与中性点电压上限为交流1000V或者直流1500V的电压水平。
3.49
电源mains
PCE预定连接的低压交流供电系统。
3.50
电网电源电路mainscircuit
预定与电网电源进行电气连接的电路。
3.51
机械防护外壳mechanicalenclosure
包围内部零部件、减小由机械危险和其他物理危险造成伤害的设备部件。
3.52
正常状态normalcondition
PCE按其额定条件和安装说明安装和使用,且所有危险防护措施均完好的状态。
3.53
正常使用normaluse
根据使用说明或预定用途进行使用,包括待机。
注:
大多数情况,正常使用也就是正常状态,因为使用说明书会提醒不要在非正常条件下使用设备。
3.54
操作人员operator
按预定用途使用设备的人。
3.55
操作人员接触区operatoraccessarea
操作人员在正常工作条件下可接触的以下区域之一:
-不使用工具就能接触的区域;
-可按预定的方式接触的区域;
-按指示接触的区域,不论是否需要工具。
3.56
过电压分类overvoltagecategory
用数字表示的瞬态过电压条件[按IEC60664-1]。
注1:
见.1.2对4类过电压的描述。
注2:
瞬态过电压定义为“持续时间数毫秒或更短,通常带有强阻尼的振荡或非振荡的一种过电压”[IEV604-03-13]。
瞬态过电压不能跟暂时过电压混为一谈,后者指“持续时间相对较长的工频暂态过电压”[IEV616-01-16]。
3.57
局部放电熄灭电压partialdischargeextinctionvoltage(Ue)
试验电压从局部放电电压的逐渐下降直到视在电荷小于规定放电幅度时,试验电压的最低峰值。
注:
对交流试验电压适用有效值。
3.58
永久性连接设备permanentlyconnectedequipment
与一个或多个电源进行电气连接,且只能通过工具使之分开的设备。
3.59
光伏photovoltaic(PV)
指将光直接转化成电能的转换过程。
3.60
A型可插式设备pluggableequipmenttypeA
预定要通过非工业用插头插座或非工业用器具耦合器,或者通过这两者与建筑物安装配线连接的设备。
3.61
B型可插式设备pluggableequipmenttypeB
预定要通过符合IEC60309或类似的国家标准的工业用插头插座或工业用器具耦合器,或者通过这两者与建筑物安装配线连接的设备。
3.62
最大输出功率Pmaxout
PCE的一个端口输出的最大额定持续输出功率。
3.63
污染pollution
被固体、液体或气体(电离气体)等外部物质附着,可能使介电强度和表面电阻率下降。
3.64
污染等级pollutiondegree
用数字分级表示设备内部或周围微观环境受预期污染的程度。
3.65
污染等级1pollutiondegree1
无污染或者仅出现干燥不导电的污染。
污染对设备无影响。
3.66
污染等级2pollutiondegree2
通常仅出现不导电污染,但必须考虑因凝聚而偶尔引起的暂时导电性。
3.67
污染等级3pollutiondegree3
出现导电的污染,或干燥不导电的污染因预期凝聚而导电。
3.68
便携式设备portableequipment
预定可移动的可插式设备。
3.69
电力转换设备powerconversionequipment(PCE)
将一种电流或电压源转换为另一种特定电压、电流和频率电源的的电气设备。
注:
例如,包括AC-DC转换器、DC-AC转换器、DC-DC充电控制器、变频器等。
3.70
保护连接protectivebonding
使可触及导电部件或者保护屏蔽与保护导体端子保持电气连贯性的电气连接。
3.71
保护连接导体protectivebondingconductor
连接使可触及导电部件或保护屏蔽以实现保护连接的导体。
3.72
保护等级IprotectiveclassI
通过基本绝缘和可触及导电部件的保护接地来防止电击。
因此,当基本绝缘失效时可触及导电部件不能带电。
3.73
保护等级IIprotectiveclassII
不仅通过基本绝缘来防止电击,而且提供了如双重绝缘或者加强绝缘等附加安全防范措施。
这种保护既不依靠保护接地,也不依赖于安装条件。
3.74
保护等级IIIprotectiveclassIII
通过判定电压等级A的电路供电来防止电击,且本身不产生危险电压的设备。
注:
对于III类设备,虽然对防止电击没有要求,但适用于本规范的所有其他要求。
3.75
保护接地protectiveearthing
为防止故障情况下的电击而将设备、系统或设施中的某点与大地相连。
3.76
保护接地导体protectiveearthingconductor
为防止故障情况下的电击而用来将设备、系统或设施中的某点与大地相连接的导体。
3.77
保护导体接线端子protectiveconductorterminal
为安全目的而连接到设备的导电部件并为保护接地导体提供连接点的接线端子。
3.78
保护阻抗protectiveimpedance
部件、组件、或基本绝缘和电流电压限制装置相结合的设备,当连接可触及导电部件和危险带电部件时,其阻抗、结构和可靠性在正常条件和单一故障条件下根据本规范要求提供更多的保护。
3.79
保护隔离protectiveseparation
即使在描述的单一故障情况下也能在不同保护等级电路之间保持隔离的一种结构。
注:
保护隔离指依靠基本和附加保护(即基本绝缘加上附加绝缘或者保护屏蔽)或者等效保护措施(例如加强绝缘)将电路相互隔离。
3.80
额定值Rated
一般由制造商对元器件、装置或设备的规定工作条件所标示的数值[IEV151-04-03]。
3.81
定额Rating
一组额定值和工作条件[IEV151-04-03]。
3.82
参考试验条件referencetestconditions
规定的电气、运行以及环境方面的试验条件。
3.83
加强绝缘reinforcedinsulation
加在带电部件上的一种单一绝缘系统,在规定的条件下,其提供的防电击保护等级相当于双重绝缘。
注:
单一绝缘系统并不意味着该绝缘必须是均匀物质。
它可以由多个绝缘层组成,只不过无法逐层拆分为基本绝缘或附加绝缘来进行试验。
3.84
剩余电流residual-current
通过电网电源电路中正常电流传送导体的电流矢量和,用有效值表示。
3.85
职责体responsiblebody
负责设备的使用和维修以及确保操作人员得到充分培训的个人或团体。
3.86
风险risk
对伤害发生概率以及严重程度的一种综合衡量。
3.87
例行试验routinetest
在制造期间或制造后对每个装置或设备进行的试验,以检验其是否符合相关判据[IEV151-04-16,修订版]。
3.88
安全联锁safetyinterlock
在危险消除之前防止触及危险区域,或当触及危险区域时自动消除危险条件的措施。
3.89
抽样试验sampletest
从一批产品中随机抽取一定数量的样品进行的试验。
3.90
次级电路secondarycircuit
不与电网电源电路直接连接,而是通过变压器、变换器或等效的隔离装置获得供电,或者由电池或其它未连接到电网电源电路上的电源(例如光伏阵列)供电的一种电路。
3.91
维修人员servicepersonnel
指经过适当的技术培训而且具有必要经验的人员,他们能意识到在进行某项操作时可能给他们带来危险,并能采取措施将对自身或其他人员的危险减至最低限度。
3.92
单一故障条件singlefaultcondition
一个防止危险的措施失效或存在一个会引起危险的故障的条件。
注:
如果一个故障不可避免地引起其他故障,则所有这些故障当作一个单一故障条件。
3.93
附加绝缘
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- 发电 系统 用电 转换 设备 安全