[发明专利]光伏发电机的光伏模块的对地过电压保护

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在出现接地故障时保护光伏发电机不受所引起的、超过绝缘测定电压的对地过电压损害的方法，所述光伏发电机具有大于其光伏模块的绝缘测定电压的空载电压并且所述光伏发电机通过逆变器与交流电网连接，其中所述方法具有独立权利要求1的前序部分的特征。 

背景技术

光伏发电机通常具有至少一个、通常多个并联的链(String)，所述链通常由串联的光伏模块组成。 

如果在没有接地参考的情况下运行对地绝缘的光伏发电机，则系统电压——即在光伏发电机到逆变器的连接端之间施加的电压对地对称地分配。在光伏发电机的光伏模块上出现的最大对地电压则是系统电压的一半。 

根据逆变器的结构(例如在逆变器的范围内的电流分离时或者在使用电流分离的变压器时)能够实现使光伏发电机的一个点直接接地或者借助适合的装置间接地预给定所述点的对地电压——即其电势。因此例如可以将光伏发电机的中点接地，以便对地对称地分配系统电压。或者，使光伏发电机到逆变器的正连接端或负连接端接地，以便使其所有光伏模块保持在负电势或者正电势上，这对于确定的光伏模块的使用寿命是有利的，或者，非对称地预给定中点或正连接端或负连接端的对地电势，参见DE202006 008936U1。然而在光伏发电机或其到逆变器的连接端的范围内的接地故障时，应立即消除所述接地参考以避免大的接地电流。 

当在对地绝缘地运行的或由于接地故障有针对性地与地分离的光伏发电机处出现接地故障时，存在以下危险：光伏发电机的部件对地增大到完全系统电压。当系统电压超过光伏发电机的光伏模块的绝缘测定电压时，这是紧急的。绝缘测定电压是光伏发电机的光伏模块和地之间允许最大施加的电压的量值，因为光伏模块对于超出的电压不具有足够的绝缘保护和/ 或因为根据需遵守的安全规定通常不允许超过光伏发电机上的绝缘测定电压。 

因为在运行光伏发电机时系统电压不超过其空载电压，所以仅仅当光伏发电机具有比其光伏模块的绝缘测定电压更大的空载电压时，才存在超过其光伏模块的绝缘测定电压的过电压的危险。但事实上相反，在每一个光伏发电机中存在其空载电压超过其光伏模块的绝缘测定电压的危险，因为在出现接地故障时光伏发电机可能在空载中。 

在电能由光伏发电机馈入交流电网中时，逆变器的直流电压侧上的相对较高的系统电压是有利的，以便限制确定的电功率由光伏发电机传输到逆变器必然流动的电流并且因此限制引导所述电流所需的导线横截面。 

在具有独立权利要求1的前序部分的特征的已知方法中，在出现接地故障时使光伏发电机在其到逆变器的连接端之间通过接触器短路。由WO2011/135239A1已知适合于所述方法的安全装置。在此，尤其当光伏发电机具有大量由串联的光伏模块组成的并联的链时，所述接触器必须是大尺寸的。在所述情形中，可以使光伏发电机的比额定电流大得多的短路电流消失。因此，用于使光伏发电机短路的接触器非常昂贵。 

为了将光伏电压限制到对于所连接的用电器而言允许的值上，由DE3041 078A1已知，借助开关使提供光伏电压的光伏发电机的一部分(即其光伏模块的一部分)周期地暂时地短路。在此，没有由开关跨接的光伏电压总是小于或等于所连接的设备的最大允许的电压或者额定电压。用于使光伏发电机的一部分短路的开关设置在光伏发电机处。当光伏发电机具有由光伏模块组成的多个并联的链时，对于这些链中的每一个设有一个用于暂时短路的开关。 

作为DE30 41 078 A1的教导的延伸，由DE10 2010 009 120 B4已知通过以下方式保护光伏大型设备在交流电流馈入缺失时不受过电压的损害：仅仅对于其并联的链中的一些设有短路开关，借助所述短路开关使相应的链的光伏模块的一部分短路。由此，也应使没有短路开关的链的电势降到更低的电势上并且因此降到不危险的值上。在此，在逆变器之外设置虽然更少但仍总设置一些开关，通过所述逆变器馈入交流电网中。此外，当没有借助附加的、进一步增加所述解决方案的设备开销的措施来防止这一情 况时，使光伏发电机的几个链的仅仅一部分短路几乎不够，因为否则存在以下危险：由此没有降低系统电压，而由部分短路的链引起反向电流。 

发明内容

本发明所基于的任务是，阐明具有独立权利要求1的前序部分的特征的用于在出现接地故障时保护光伏发电机的光伏模块不受对地过电压损害的方法，所述方法可以在没有大的设备开销和用于将电能由光伏发电机馈入交流电网的逆变器中的昂贵部件的情况下实现。