光伏電站“防電弧”和“防火災(zāi)”發(fā)生是光伏電站的難點(diǎn)

國家雙碳政策下，光伏發(fā)電將在未來能源結(jié)構(gòu)中承擔(dān)主力軍角色，同時(shí)也將進(jìn)入一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)代。2021年，分布式光伏電站新增容量超過集中式電站，標(biāo)志著分布式光伏電站進(jìn)入大規(guī)?？焖僭鲩L階段，但是，隨之而來的“安全問題”也越來越多，已經(jīng)到了迫切需要解決的地步。

“安全”是一切產(chǎn)業(yè)的命脈，是一票否決的原則性問題，光伏電站安全運(yùn)營也是電站取得商業(yè)回報(bào)的根基所在。隨著“整縣推進(jìn)”項(xiàng)目不斷落地實(shí)施，大量政府機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、居民屋頂以及加油站、各種料棚和工商業(yè)彩鋼瓦屋頂安裝光伏電站。一直以來，光伏電站“防電弧”和“防火災(zāi)”發(fā)生是光伏電站的難點(diǎn)、屋頂電站的痛點(diǎn)、政府關(guān)注的焦點(diǎn)、社會(huì)輿論的焦點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】：分布式光伏電站；故障電弧探測(cè)器；電氣火災(zāi)

近年來，光伏電站火災(zāi)事故頻發(fā)，這不僅損失電站財(cái)產(chǎn)、發(fā)電收益，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成建筑物損壞和人身傷害，甚至蔓延到周邊環(huán)境，導(dǎo)致一系列次生災(zāi)害發(fā)生。

電弧產(chǎn)生是光伏電站中常見的故障現(xiàn)象，由于接點(diǎn)脫落、器件老化、絕緣破裂、接地不良等情況都會(huì)產(chǎn)生電弧。

電弧分析

●串聯(lián)電弧

串聯(lián)電弧，又稱為拉弧。串聯(lián)電弧通常由組件間電纜插頭接觸不良、組串電纜與匯流箱或者逆變器的連接不牢靠等原因造成。

●并聯(lián)電弧

并聯(lián)電弧主要由線路破損引起的正負(fù)極性導(dǎo)體短接，或者組串電纜之間短接引起的。當(dāng)組串電纜被機(jī)械擠壓或磨損時(shí)，在正負(fù)極之間，或者不同組串之間就會(huì)產(chǎn)生電弧放電，這就是并聯(lián)電弧故障。還有一種情況也會(huì)導(dǎo)致并聯(lián)電弧，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)串聯(lián)電弧沒有及時(shí)處理時(shí)，串聯(lián)電弧的熱量燒壞電纜絕緣層，也會(huì)產(chǎn)生并聯(lián)電弧。

當(dāng)組件方陣主要導(dǎo)體之間發(fā)生并聯(lián)電弧將會(huì)造成重大火災(zāi)事故。通過切斷光伏系統(tǒng)直流母線或相應(yīng)組串可以熄滅串聯(lián)故障電弧，然而卻無法熄滅并聯(lián)故障電弧，甚至可能導(dǎo)致更大的電流通過電弧通路，使電弧燃燒更加劇烈。

目前，逆變器中集成的電弧保護(hù)功能，不能檢測(cè)并聯(lián)電弧和接地電弧，但并聯(lián)電弧的破壞力往往是串聯(lián)電弧的10倍，安全隱患更大。

●接地電弧

部件老化破損或機(jī)械損傷導(dǎo)致對(duì)地放電，如果組件平鋪在彩鋼瓦屋頂上，將出現(xiàn)接地電弧或漏電情況。這種故障不易排查發(fā)現(xiàn)，尤其雨天更是常見，目前，解決方法為逆變器停機(jī)，等接地處干燥后再開機(jī)運(yùn)行，這種方法并不能合理排除隱患，同時(shí)增加人身觸電的風(fēng)險(xiǎn)。

電弧相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)應(yīng)用

為了減少電氣火災(zāi)的發(fā)生，特別是對(duì)末端負(fù)載的故障電弧進(jìn)行檢測(cè)，我國針對(duì)故障電弧檢測(cè)出臺(tái)了一系列的標(biāo)準(zhǔn)和政策。

●《故障電弧探測(cè)器》GB14287.4-2014

由上述國標(biāo)要求可知：故障電弧主要針對(duì)的是末端負(fù)載，負(fù)載功率在10KW以下。

●《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50116-2013

9.1.6 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置不應(yīng)影響供電系統(tǒng)的正常工作，不宜自動(dòng)切斷供電電源。

9.2.4 具有探測(cè)線路故障電弧功能的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，其保護(hù)線路長度不宜大于100m。

12.4.6 電氣線路應(yīng)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，照明線路上應(yīng)設(shè)置具有探測(cè)故障電弧功能的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。

12.4.6條文說明高度大于12m的空間場(chǎng)所的隱患就是電氣火災(zāi)，因此設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。照明線路故障引起的火災(zāi)占電氣火災(zāi)的10％左右，此類建筑的頂部較高，發(fā)生火災(zāi)不容易被發(fā)現(xiàn)，也沒法在其上面設(shè)置其他探測(cè)器，只有設(shè)置具有探測(cè)故障電弧功能的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，才能保證對(duì)照明線路故障引起的火災(zāi)的合理探測(cè)。

由上述國標(biāo)要求可知：故障電弧主要針對(duì)的是末端的照明回路，且檢測(cè)回路長度不超過100米。