高电压大电流高分断，解锁维安熔断器在新能源领域应用

城市街道上随处可见的绿牌新能源电动车及充电桩、山区高耸的风电站和大漠连成片的光伏电池板……近年来，由于传统能源供需紧张，新能源产业正高速发展成为传统能源的补充。

光伏，风电等新能源发电产业带动了储能行业的起飞；电动汽车带动了汽车充电桩产业大规模发展；两者产业链密切相关，同时发电、储能、充电桩等相关应用也带来了熔断器产品的机遇。

熔断器具有结构简单、体积小、重量轻、使用维护方便、价格低廉、可靠性高的特点，广泛应用于保护场景的各级电路中。设计过程中，工程师可根据电路的使用工况和需保护元件特点，进行熔断器的选型。

选用熔断器时其额定电压必须等于或大于熔断器所在回路的工作电压，熔断器的额定电流应由电路中长时间工作的电流大小和应用环境因素（温度，通风，接线截面等）共同确定，熔断器的最大分断能力应大于电路中预期发生的最大短路电流。

熔断器有多种分类方式，客户选择时，可先通过故障电流的特性和需保护器件的性质选择熔断器的功能等级（分断范围和使用类别）。

熔断器的功能等级一般用两个字母表示：

第一个字母表示分断范围

a 局部范围保护 (仅分断短路电流)

g 全范围保护 (分断过载和短路电流)

第二个字母表示使用类别，如

G 电缆和导线保护 (一般应用)

M 开关电器保护(电动机回路的保护)

R 半导体保护 (用作整流器保护)等

两者可有不同的组合，如gG表示全范围一般用途熔断器，aR表示部分保护半导体保护熔断器等。

图1：熔断器的功能等级

注：1. 如平时使用的NH系列产品一般为gG功能等级，直流充电桩及储能等直流侧应用的快速熔断器则一般选用aR功能等级的产品，而光伏则一般选用gPV功能等级产品；2. gG一般为交流产品，aR可以为直流产品，也可以为交流产品；gPV必然是直流产品。

下面就几个新能源行业的典型应用进行熔断器选型的分享。

光伏（太阳能发电）

光伏电站将各个光伏组件发出电流汇集至直流汇流箱，再经过逆变器转变为交流，通过变压器升压将电流输送至电网或储能侧。

图2：光伏系统拓扑图

光伏组件、汇流后逆变器直流端、逆变器交流端均可用熔断器进行保护；光伏组件和直流汇流箱常用有1000VDC和1500VDC的电压等级，组件的电池板运行过程中可能有过载电流产生，因此一般选择能分断过载电流的光伏保护熔断器（gPV保护等级）来进行电路保护，熔断器的额定电压应等于或高于光伏系统的额定电压。

逆变器交流端可选择相应额定电压的交流熔断器进行保护，由于直流灭弧难度大于交流电，相同额定电压的直流熔断器也可用在交流测进行保护。

图3：汇流箱中的光伏熔断器

储能系统

储能系统构成主要由储能单元（蓄电池系统）和变流器系统PCS以及控制系统组成。

图4：储能系统结构

对于电池和电池模组保护的熔断器选型，可根据预期故障电流类型选择相应保护类型的熔断器，如可能发生长时间的过载电流，可选择全范围保护的直流熔断器，如需要快速分断短路电流，则可选用部分范围保护的直流熔断器。

变流器系统作为电池储能装置和电网的接口，需承担电能双向转换、电池充放电过程控制等功能，IGBT作为此电路的核心器件，亦需要搭配对短路电流动作较快的部分保护半导体熔断器（快速熔断器）进行保护。

充电桩

充电桩是将电网的交流电转换为适配电动车的直流电来给电动车充电的设备，因此其电路分为交流侧和直流侧，通过整流器转换。

图5：充电桩系统拓扑图

充电桩的输入端：为交流侧，一般为380V的三相交流电，这部分电路的保护可选用交流或直流500V的熔断器。

充电桩的输出端：整流模块对电流的较快变化更为敏感，一般采用部分保护半导体熔断器（快速熔断器）进行保护，以在短路时最快切断电流。

图6：充电桩中的快速熔断器

当前，发展新能源相关产业，已经上升到了国家能源安全的新高度，配套产业链也将持续呈现高景气发展态势，为满足新能源客户对高电压大电流分断电路保护的需要，维安推出多个系列直流熔断器产品，最高电压达1500VDC，额定电流范围50-800A,最大分断能力250KA，可满足新能源客户各类型应用场景要求。