原标题：B&PV光伏系统的快速关断要求NEC 690.12的变更综述

建筑物的光伏系统，B&PV，近年来关于快速关断的要求越来越严格。美国、澳大利亚的国家电气法规 – NEC在这一领域要求比较领先。

本文介绍B&PV快速关断要求的法规变更和实现技术手段改进。

1.NEC 2014 690.12

2014年，《国家电气法规 - NEC》包含了一项新要求，第690.12章（1）至（5）增加了一个简短的要求：

安装在建筑物上BAPV或建筑物中BIPV的光伏系统电路应具有快速关断功能，该功能可按照以下690.12（1）至（5）的规定控制特定导体。

-建筑物内超过5’，或离开光伏阵列超过10’

-在快速关断启动后的10秒钟内，受控导体的最大电压不得超过30V和240VA

-电压和功率应在任意两个导体之间以及任何导体与地面之间进行测量

-快速关断启动方法应按照690.56（B）进行标记

-进行快速关断的设备应列出并加以标识

图：NEC 2014 690.12要求的快速关断

尽管只是简单几句，但在光伏系统设计上将产生很大变化。简单地将太阳能电池板或阵列通过汇流箱连接到并网逆变器或充电控制器的时代已经过去。

提出快速关断（RSD）要求的最大原因是为了保护试图扑灭火灾的消防员。在以往的光伏系统火灾事故中，即使关闭了房屋的电网电源，并且逆变器根据UL1741自动关闭，从太阳能电池板一直到逆变器或控制器的电线仍然带电。在并网系统中，该光伏系统可能具有高达600-1000VDC的电压，对于消防员是巨大的安全隐患。

快速关断让消防员能将太阳能电池板到逆变器直流电源断开。如果系统具备组件级关断电力电子设备（MLPE），快速关断功能很容易实现。当电网断电时，安装在太阳能电池板后面的微型逆变器或优化器将自动关闭。

但对于组串式逆变器，实现快速关断功能的困难仍然存在，组串式逆变器有很长串的太阳能电池板串直接进入逆变器，或者连接到充电控制器为储能电池组充电。需要开发一种断开该连接的方法。

一种可行的解决方案是使光伏阵列附近的直通盒或汇流箱成为智能箱，如果逆变器关闭，该箱可以自动关闭，或者通过地面上的按钮进行关断。

一些组串逆变器制造商通过在阵列附近加装线路连接器，也称为关断直通盒，该直通盒可与逆变器进行通信，逆变器关闭会自动关闭位于太阳能电池阵列10’范围内的直通盒。

图：组串逆变器NEC 2014 RSD直通盒解决方案

Midnite Solar开发了Birdhouse鸟巢解决方案，以满足组串逆变器和基于储能的系统的需求。按下鸟巢控制盒的按钮，将所有已连接的盒子关闭，实现太阳能电池板与系统的其余部分断开，甚至将充电控制器和逆变器与储能电池组断开。这确实向系统添加了几个单独的组件，这可能会开始增加复杂性和成本。

图：Midnite太阳能Birdhouse 鸟巢RSD解决方案

2.NEC 2017 690.12（B）（2）

美国国家防火协会（NFPA）2017年版国家电气规范（NEC）对与太阳能光伏组件的许可和安装有关的规范进行了少量补充和说明。这些变化将对住宅和商业太阳能装置的设计标准产生有意义的影响。尽管2017版本涵盖了从馈线电路到HVAC和光缆走线槽的所有方面的最佳实践，但与太阳能装置最相关的代码适仅用于第690条。2017年的《国家电气法规（NEC）》为光伏设计领域带来重大变化，并在2018年获得许可。

NEC 2017将光伏阵列边界的距离从10’更改为1’，并将建筑物内部的距离从5’更改为3’。它还增加了一些其他细节，例如阐明了此要求不适用于独立的地面安装支架。

为了使RS系统中使用的设备标准化，NEC 2017要求使用列出并标记为的设备。标记的要求推动了对RS特定产品标准的开发需求。

NEC 2017最大的变化是它增加了690.12（B）（2）要求边界内的导体必须在30秒内降低到不超过80V。这就是说，尽管1’阵列边界之外的区域仍需要关闭至30V或以下电压，但在边界内，所有导体都必须关闭至80V以下，这意味着太阳能电池板或阵列本身须切断。

由于尚未建立这些标准，因此列出并标记为RS的RS要求直到2019年1月1日才开始实施。

图：NEC 2017（2019年1月1日生效）690.8受控导体和极限

正是30秒内降低到不超过80V这句话改变了一切。因此，组件级别的关闭才是王道。光伏阵列不再可以依靠边界边缘的框来关断，而是需要一个设备来关闭太阳能电池板本身的电流输出，解决方案取决于所安装的光伏系统。

2.1 微型逆变器和优化器

微型逆变器和优化器本身就是在组件级别进行控制，因而仍然可以符合NEC 2017 690.8的要求。如果用户采用MLPE（组件级关断电站设备）解决方案，则快速关断不需要其他设备。

但是若要使用组串逆变器或基于储能的充电控制器，事情就变得很棘手。

2.2组串逆变器

对于没有优化器的组串逆变器，解决方案是创建更多的MLPE，这些设备可以直接连接至太阳能电池板的输出线并关闭电源。这些可以通过几种方法来控制。

最简单的是通过逆变器来维持在线的信号，通常是优化器。信号通过电力线通信（PLC）在现有电线上发送。当电网断电时，逆变器自动断开，让在线信号停止，从而关闭优化器，无需人工干预。

对于一些贴牌的逆变器供应商，由于自己不直接生产逆变器，通常使用简单的发射器将保持活动状态的信号注入光伏线缆。发射器由AC或DC供电，或连接在逆变器中，因此，当电网中断时，发射器信号中断，各个电力输出单元也就被关断。该解决方案仅用于消防安全，没有优化或监控。

图：Midnite Solar Little SOB NEC 2014与2017 RSD解决方案

如Midnite Solar公司，其Little SOB（Shut Off Box）解决方案可以在符合2014年标准的组串级别使用，也可以在2017年和2020年的组件级别使用。它由SOB发射器组成，可以提供AC或12V DC和SOB接收器，可用于600V或1000V组串。

2.3 组串式逆变器RSD +监控

组串逆变器的另一种解决方案是在变送器与组件级设备之间具有外部通信形式。像Tigo Energy这样的公司都拥有一个系统，该系统通过发射机与位于组件附近接收器与逆变器附近发射器之间的专用RS485电缆发送保持活动信号，然后可以将其无线发送至组件上的MLPE设备。这样，他们就可以从发射器到接收器进行通信，而无需在太阳能电池板的DC线上注入保持活动的信号。

图：Tigo Energy CCA / TAP / TS4 NEC 2019 RSD解决方案

额外的好处是，太阳能电池板的TS4，电池板附近的Tigo接入点（TAP）以及从TAP到互联网的Tigo Cloud Connect（CCA）连接之间存在专用的通信线路，因此还可以提供其他信息继续发送，以进行组件级别的监视。这样，用户可以查看每个太阳能电池板的发电量，并在出现问题时发出警报。

对于该解决方案，一般微型逆变器有两个带有监视功能的选项，即TS4-AS（安全）和TS4-AO（优化）。-S模型为您提供快速关断和远程监视功能，-O模型为列表添加了优化功能，通过最大化每个面板的输出来利用额外的能量，同时最大程度地减少面板上其他面板的效果阴影或不匹配情况。我们之前讨论的TS4-F只是快速关断，没有监控。

3.NEC 2020 690.12

NEC 2020带来了更多变化。2014版本的简单要求已发展成整页，添加的大部分内容只是为了澄清2017年版本添加的要求。由于许多地区从2017年至2019年没有强制执行组件级关断，因此大多数人将2020年称为组件级关断的发布年份。

NEC 2020-690.12对组件级关断提出了要求，除了通过微逆、关断器等有相应解决方案，还有一种充电控制器的快速关机（RSD）选项，通过充电控制器在太阳能电池板的输出端提供所需的关闭功能，也可以提供组件级别的关闭功能。

关于B&PV建筑物光伏系统的快速关断要求，来自加拿大标准协会的认证技术专家王超将在 第四届中国BIPV产业领跑创新论坛暨招商大会 上分享《北美建筑光伏的防火性能要求》报告，介绍电气安全评估以及防火性能上的特殊要求。

原创No.1616;转载需联系授权

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