作者：郑直
席卷欧洲的插电式光伏（即阳台光伏）去年登陆美国市场，美国最大的认证机构UL也不失时机地推出了相关检测标准UL3700《交互式插电式光伏设备与系统研究大纲》及配套检测认证服务。
近日，UL 发布《插电式光伏与现有电力系统保护的相互作用》白皮书，阐述了插电式光伏（PIPV）在北美市场面临的三个主要电气安全风险，并提出相应对策建议。
1️⃣ 线路过载
配电盘中的断路器仅在电网输入电流超过额定电流时才会动作。对低于额定电流的电网输入电流，若叠加插电式光伏的输出电流后，总电流仍可能超过线路额定值。然而此时断路器不会动作，造成线路长期超额定电流运行，从而加速线缆老化，甚至引发火灾等安全事故。
（1）为插电式光伏设置专用回路；
（2）若在同一分支回路上同时布置常规插座与插电式光伏专用插座，可将专用插座置于回路末端，并集成过载保护装置；
（3）若在同一分支回路上同时布置常规插座与插电式光伏专用插座，可将专用插座置于回路末端，并采用加粗导线；
（4）若在同一分支回路上同时布置常规插座与插电式光伏专用插座，可在回路中配置电力控制系统（PCS）。
2️⃣插头触电
与光伏电站专用直流、交流连接器不同，家用交流插头的铜质插销为外露结构。当插电式光伏插头从插座拔出时，若直流侧光伏组件仍在发电，逆变器必须快速关断交流侧输出，否则可能造成人员触电。
现行UL1741与IEEE1547标准中对逆变器主动关断的技术要求，主要基于防孤岛功能提出，要求逆变器在电网断电后2秒内主动关断。但对于插电式光伏拔插场景，2秒的响应时间无法满足电气安全要求。
尽管目前不少逆变器厂商已实现百毫秒级甚至更快的关断速度，但用户无法仅凭 UL1741 证书判断产品是否满足插电式光伏的安全要求。
3️⃣漏电保护失效
为防止回路漏电引发触电事故，各国电气标准均对漏电保护装置提出详细要求。以美国为例，其漏电保护（GFCI）装置分为漏电保护断路器与漏电保护插座两类，基本原理为检测并比较火线与零线电流，当差值超过设定阈值时，判定为漏电并触发保护动作。
根据美国电气标准（NEC）第210.8(A)条，所有住宅室外供电回路均需配备A级GFCI保护，插电式光伏所属回路也包含在内。
但美国现行漏电保护标准UL943仅针对单向电流进行评估，而插电式光伏回路存在双向电流，因此现有漏电保护器无法充分保障回路安全，典型问题包括：
（1）插电式光伏可能导致漏电保护器失效；
（2）漏电保护器动作后，逆变器仍可能持续向回路供电最长约 2 秒。（注：该现象仅存在于美式GFCI断路器，因其动作时不切断零线，逆变器电流仍可流通；而美式GFCI插座及欧式剩余电流装置（RCD）动作时会切断全部线路，不存在此类问题。）
下图为UL相关实验结果：GFCI断路器动作后，插电式光伏逆变器仍向回路供电三十余毫秒，超过UL943规定的28.6ms上限。
蓝线：漏电发生前后流经模拟人体（500Ω电阻）的电流；绿线：回路电压；紫线：逆变器输出电流；红色箭头：漏电发生时刻；逆变器在关断前持续输出约1.5个电流周期。（图：UL）
针对插电式光伏可能引发的漏电保护失效风险，UL 提出三项建议措施：
（1）修订UL943标准，增加双向馈电工况测试；
（2）为插电式光伏设计专用插座；
（3）插电式光伏系统采用独立专用回路。
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