光伏逆变器与交流隔离开关(示意图)

IEC 62109《Safety of power converters for use in photovoltaic power systems》系列是国际电工委员会 TC 82(太阳能光伏能源系统)制定的光伏变换设备安全标准。与逆变器直接相关的两册是 IEC 62109-1:2010《Safety of power converters for use in photovoltaic power systems – Part 1: General requirements》与 IEC 62109-2:2011《… – Part 2: Particular requirements for inverters》,前者 2010 年 4 月 28 日发布、150 页,后者 2011 年 6 月 23 日发布、64 页,两册官方状态均为 PUBLISHED,均为第 1 版,至今没有修订单,也没有合并版。

光伏逆变器与交流隔离开关(示意图。图片来源:RickyCourtney / Wikimedia Commons,CC BY-SA 4.0)

两册是联合使用的关系,不是二选一。第 1 部分给出适用于所有类型光伏电能变换设备(PCE)的通用要求,规定设计与制造的最低安全水平,防护对象包括电击、能量、火灾、机械危险及其他危险;第 2 部分只针对逆变器补特定要求,并明确须与第 1 部分一起用。送检时报告里两册都要出现,只做一册不能覆盖逆变器的完整安全要求。

分工可以按「对象」和「内容」两层看。对象层:第 1 部分管所有光伏 PCE,包括逆变器、直流变换器、充电控制器这类设备;第 2 部分只落到把直流变成交流的逆变功能上,也覆盖兼有逆变功能的其他产品。内容层:第 1 部分的通用要求覆盖绝缘配合、防电击、能量危险、温升、防火、机械结构与环境适应;第 2 部分补的是逆变器特有的运行与保护安全,以及并网、独立、多模式运行下的工况差异。

第 2 部分的适用范围写得比较宽。它覆盖并网型、独立型和多模式逆变器;供电侧可以是单个光伏组件,也可以是按不同阵列配置组合的多个组件;系统里带电池或其他储能形式同样适用。这条很关键:带储能的光储一体机不是另立标准,逆变器部分仍按这两册评,储能侧再叠加电池标准。

系列里还有第 3 部分,对象与本篇不同。IEC 62109-3:2020《Safety of power converters for use in photovoltaic power systems – Part 3: Particular requirements for electronic devices in combination with photovoltaic elements》管的是与光伏组件机械和/或电气结合、作为一件产品整体销售的模块集成电子设备(MIE),并按光伏部分能否独立按 IEC 61730《Photovoltaic (PV) module safety qualification》系列评估分为 Type A 与 Type B。组件本体安全归 IEC 61730-1:2023《Photovoltaic (PV) module safety qualification – Part 1: Requirements for construction》与 61730-2:2023,逆变器整机安全归 62109-1/-2,三者的对象不要混。

与通用变换设备标准的分界在 62477-1。IEC 62477-1:2022《Safety requirements for power electronic converter systems and equipment – Part 1: General》适用于额定系统电压不超过 1 000 V AC 或 1 500 V DC 的电力电子变换系统,按 IEC Guide 104 属团体安全出版物,供产品委员会编写产品标准时引用。光伏逆变器有专门的产品标准,就按 62109 系列评;62477-1 是通用层与兜底层,不能因为它覆盖广就替代 62109。

并网保护的试验方法另有标准。IEC 62116:2014《Utility-interconnected photovoltaic inverters – Test procedure of islanding prevention measures》规定防孤岛措施的试验程序,并网逆变器的这项试验按它做,62109-2 管的是逆变器本体在这些工况下的安全,两者配合使用。

考核按下面的方向展开,只讲测什么、看什么。

电气安全。绝缘电阻与电气强度、泄漏电流与接触电流、保护接地连续性、绝缘配合与电气间隙爬电距离;直流侧与交流侧的隔离、直流拉弧与反向馈电的防护同样是重点;异常工况覆盖输出短路、过载、直流侧接地故障、冷却失效与元件单一故障。

电气性能。安全侧的电气性能看保护动作值与恢复:过压与欠压、过频与欠频、直流注入与功率变化率这类并网保护,动作阈值与动作时间要与声明值一致;效率与MPPT精度不属安全标准范畴,不在此列。

机械安全。外壳强度与开启防护、接线端子与铜排的机械强度、直流开关与断路器的操作力与耐久、整机吊装与安装结构的承载、防水接头与线缆入口的应力释放。

环境模拟。防护等级与户外淋雨、湿热与凝露、温度循环与高温降额、盐雾与沿海腐蚀、低气压(高原机型)、振动与运输跌落。

阻燃防火。外壳与内部支撑件材料、直流侧与接线端子附近的耐热耐燃、机柜内隔板与线缆阻燃;直流拉弧部位的材料耐受是重点。

标识核查。铭牌内容与耐久性、直流与交流额定参数、防护等级、警示语与带电部位标识、说明书中的安装间距、接地与断电顺序;并网机型另核并网声明与保护参数表。

材料物理性能。外壳与支架的冲击强度、密封圈在老化后的压缩永久变形、母线绝缘支撑件的耐热变形、涂层与镀层的附着力。

有害物质与腐蚀安全。金属件与接点在盐雾、氨气与清洗剂下的腐蚀,电解电容与母线的材料相容性,电池配套机型的电解液泄漏;限用物质由 RoHS 这类法规另行约束。

实务问题集中在选册与边界上。

一是两册能不能只做一册。不能。第 2 部分明确须与第 1 部分联合使用,报告缺任一册都不构成完整评估。

二是光储一体机怎么送。逆变器部分按 62109-1/-2 评,储能电池包按电池安全标准另行评,充电与放电控制接口的协调要一并看,不能只出一份逆变器报告。

三是和 62477-1 怎么选。光伏逆变器按 62109 系列,62477-1 是电力电子变换系统的通用团体安全标准,属参考与兜底层,不替代专门产品标准。

四是防孤岛试验算不算 62109 的项目。试验方法按 IEC 62116,62109-2 管的是逆变器在并网、独立与多模式运行下的本体安全,两者是配套关系,报告里会同时出现。

五是组件集成电子设备按哪本。按 IEC 62109-3:2020,并按 Type A 与 Type B 区分组件部分是否可独立按 IEC 61730 系列评估;不能与逆变器整机混为一谈。

六是两册会不会很快换版。两册自发布起均为第 1 版、无修订单,现阶段送检就以 2010 与 2011 两版为准,报告引用时写全版本年份与版次。

做光伏逆变器出口认证,可按此顺序自查:先确认产品属逆变器整机还是模块集成电子设备,再按 62109-1 加 62109-2 的组合确定测试范围,并网机型加上 62116 的防孤岛程序,最后把直流侧绝缘配合、单一故障、防孤岛动作值与机柜阻燃这几项跟实验室对一遍。

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