Опасность пожарной безопасности
В последние годы часто случаются пожары на фотоэлектрических электростанциях, которые не только теряют имущество электростанции и доход от производства электроэнергии, но также вызывают повреждение зданий и травмы людей и даже распространяются на окружающую среду, что приводит к ряду вторичных бедствий. .
Дуга постоянного тока является наиболее распространенным явлением неисправности на фотоэлектрических электростанциях. Дуги возникают из-за отсоединения контактов, старения устройства, разрыва изоляции и плохого заземления. Кроме того, вред от дуги постоянного тока намного больше, чем от дуги переменного тока, потому что в дуге постоянного тока нет точки перехода через ноль, как только она возникает, она будет продолжать гореть, ее трудно потушить и очень легко погасить. стать причиной пожаров. По статистике, более половины пожаров на фотоэлектрических электростанциях вызваны дугами постоянного тока. По мере того, как характеристики фотоэлектрических модулей становятся больше, мощность и ток системы на стороне постоянного тока увеличиваются. По закону Джоуля Q=I²Rt сила тока удваивается, а тепловое воздействие точки КЗ увеличивается в 4 раза, также сильно увеличивается риск возникновения пожара.
Классификация дуги постоянного тока
В отличие от традиционных электротехнических изделий, для фотоэлектрических модулей и их проводки не предусмотрен встроенный корпус, защищающий от дуг и искр, вызванных неисправностями компонентов и проводки, в то время как многие фотоэлектрические установки способны работать при типичных напряжениях постоянного тока, которые поддерживают дуги постоянного тока.
В фотоэлектрических установках существуют три основные категории дуг:
— Последовательные дуги могут быть вызваны неправильной проводкой или обрывом последовательной проводки.
— Параллельные дуги могут быть вызваны частичными короткими замыканиями между соседними линиями с разным потенциалом.
— Дуги заземления из-за повреждения изоляции
Арка серии
Серийная дуга, также известная как нарисованная дуга. Последовательные дуги обычно возникают из-за плохого контакта кабельных вилок между компонентами и плохого соединения между цепочками кабелей и комбайнерами или инверторами. Из-за большого количества последовательных вилок на фотоэлектрической электростанции на крыше фотоэлектрической электростанции мощностью 1 МВт имеется 2000 пар вилок. Трудно гарантировать, что все вилки хорошего качества при таком количестве пар вилок. Эти опасности приводят к плохому контакту и образованию дуг постоянного тока.
В настоящее время в несколько инверторов встроена функция защиты от дуги, но с этой защитой есть две основные проблемы: во-первых, если в одной цепочке возникает дуга, весь инвертор будет отключен, что приведет к серьезным повреждениям. Потеря выработки электроэнергии; во-вторых, без функции обнаружения дугового замыкания обслуживающий и обслуживающий персонал не может вовремя и точно определить местонахождение дуги, что, по сути, не является решением. Единственная техническая защита от сброса, которую они могут сделать, это поддерживать работу инвертора. С этой точки зрения встроенная в инвертор функция защиты от дугового разряда не может эффективно решить проблему возникновения дугового разряда.
Параллельная дуга
Параллельные дуги в основном возникают из-за короткого замыкания положительных и отрицательных проводников из-за повреждения линии или короткого замыкания между кабелями. Когда струнные кабели механически сдавливаются или изнашиваются, между положительным и отрицательным электродами или между разными гирляндами возникает искрение, что является параллельным дуговым замыканием. Есть еще одна ситуация, которая также может привести к параллельным дугам. Когда последовательные дуги в системе не устраняются вовремя, тепло последовательных дуг выжигает изоляцию кабелей и создает параллельные дуги.
Когда между основными проводниками составной квадратной решетки возникает параллельная дуга, поскольку дуга может получить достаточно энергии, ее труднее погасить, что приведет к крупному пожару. Дугу последовательного замыкания можно погасить, отсоединив шину постоянного тока или соответствующую цепь фотоэлектрической системы, но дугу параллельного замыкания нельзя погасить, и она может даже привести к прохождению большего тока через путь дуги, что сделает дугу более интенсивной.
В настоящее время функция дуговой защиты, встроенная в инвертор, не может обнаруживать параллельные дуги и дуги заземления, но разрушительная сила параллельных дуг часто в 10 раз выше, чем у последовательных дуг, а угроза безопасности еще выше.
Земляная дуга
Старение и повреждение компонентов или механические повреждения приводят к разряду на землю. Если компоненты уложены плоско на крышу из цветной стальной черепицы, могут возникнуть дуги заземления или протечки. Такую неисправность нелегко обнаружить, особенно в дождливые дни. В настоящее время решение состоит в том, чтобы выключить инвертор и подождать, пока земля высохнет, прежде чем запускать его. Этот метод не может эффективно устранить опасности и увеличить риск поражения электрическим током.
Высокое напряжение постоянного тока
В фотоэлектрической электростанции фотоэлектрические модули соединены последовательно, чтобы сформировать цепь высокого напряжения постоянного тока, которое обычно достигает около 1000 В. Даже когда система отключена, в матрице фотоэлектрического модуля по-прежнему присутствует высокое напряжение постоянного тока около 1000 вольт. Особенно для фотоэлектрических электростанций на крыше, когда на фотоэлектрических электростанциях и в зданиях возникает пожар, трудно безопасно спасти; во время обычной эксплуатации и технического обслуживания электростанции или технического обслуживания имущества операторы и инспекторы также подвергаются риску поражения электрическим током.
Сценарный анализ рисков
Правительство, школа, больница, жилая крыша
1. Региональный контроль. Невозможно использовать дронов для сканирования компонентов на наличие аномалий и не может вовремя обнаружить опасность;
2. Плотность населения. Квадратный массив компонентов имеет течь, высокий риск поражения персонала электрическим током;
3. Спасение ограничено. В случае чрезвычайной ситуации, такой как пожар, нельзя отключить высокое напряжение струны, что затруднит спасение;
4. Влияние общественного мнения. Если произойдет авария, общественное мнение будет иметь большее влияние
Крыша из стальной черепицы разного цвета
1. Трудно проверить. Кровля из цветной стальной черепицы неудобна для осмотра, и опасность дуговой безопасности не может быть обнаружена вовремя;
2. Спасение ограничено. В случае чрезвычайной ситуации, такой как пожар, нельзя отключить высокое напряжение струны, что затруднит спасение;
3. Крыша хрупкая. И искра дуги постоянного тока легко прожигает цветную стальную плитку и попадает в нижнее пространство, вызывая пожар и материальный ущерб.
Автомагистрали, реки и другие области
1. Экологические риски. Спорадические искры дуги от окурков и компонентов могут легко вызвать возгорание сорняков внизу;
2. Трудно проверить. Длинная и узкая зона неудобна для осмотра, эксплуатация и техническое обслуживание сложны, а опасности нельзя обнаружить вовремя;
3. Трудно спасти. Вдали от городских районов, таких как пожар и другие несчастные случаи, трудно спасти;
4. Вторичная авария. Когда транспортное средство или другая авария повреждают компоненты, высокое напряжение цепи не может быть отключено вовремя, что может вызвать серьезную вторичную аварию.
Национальные законы и правила
США:
Согласно последней редакции документа National Electrical Code NEC2020:
Примите расстояние до фотоэлектрической матрицы 305 мм в качестве предела, вне предела, в течение 30 с после запуска триггерного устройства напряжение падает ниже 30 В; В границах необходимо иметь «систему контроля опасности PV» или снизить напряжение до уровня ниже 80 В в течение 30 с после запуска пускового устройства.
Канада:
Согласно Канадскому электротехническому кодексу 2021 г., издание:
Когда напряжение на стороне постоянного тока фотоэлектрической системы превышает 80 В, необходимо установить устройство отключения дуги или другое эквивалентное оборудование.
Если фотоэлектрическая система установлена в здании или на нем, необходимо установить устройство быстрого отключения. На расстоянии 1 метра от фотоэлектрического модуля после запуска устройства быстрого отключения необходимо снизить напряжение до уровня ниже 30 В в течение 30 с.
Германия:
Согласно немецкому стандарту VDE-AR-E 2100-712:
В фотоэлектрической системе, если инвертор выключен или сеть выходит из строя, напряжение постоянного тока должно быть меньше 120 В. Упоминается использование отключающего устройства для снижения напряжения на стороне постоянного тока ниже 120 В.
Австралия:
Согласно разделу 4.3.3 последнего стандарта AS/NZS 5033:2021:
Когда напряжение постоянного тока превышает 120 В постоянного тока, необходимо установить отключающее устройство между модулем и инвертором.
Таиланд:
Согласно разделу 4.3.13 Электротехнического кодекса Таиланда – Солнечные электростанции на крыше 2022 года:
Требуется, чтобы фотоэлектрическая электростанция на крыше была оснащена устройством быстрого отключения, а ограничение составляло 300 мм от фотоэлектрической матрицы. Напряжение в пределах предельного диапазона снижается до уровня ниже 80 В в течение 30 секунд после запуска устройства, а напряжение за пределами предельного диапазона снижается до уровня ниже 30 В.
BENY Продукты для самостоятельных исследований и разработок
Для обеспечения пожарной безопасности солнечных крыш и зданий устройства быстрого отключения BENY на уровне струн и модулей контролируют напряжение панелей до определенного безопасного уровня за микросекунду. Предотвратите несчастные случаи и улучшите безопасность системы солнечной энергии. Решения BENY для быстрого отключения разработаны в соответствии со стандартами CE, TUV, UL, а также в соответствии с национальными законами и правилами, такими как Тайский электротехнический кодекс, NEC2020. Являясь членом альянса Sunspec, компания BENY разрабатывает RSD для связи с ПЛК, чтобы обеспечить более широкое соответствие инверторам с несколькими цепочками. Ознакомьтесь с продуктами прямо сейчас.
Эпилог
Строительство фотоэлектрических электростанций идет полным ходом, и оно тесно связано с тысячами домохозяйств. Как обеспечить"безопасность"фотоэлектрических электростанций привлекает большое внимание всей отрасли. Чтобы эффективно решить эту проблему, вся отрасль должна работать вместе, чтобы найти инновационные решения и постоянно совершенствовать соответствующие стандарты и правила, а затем действительно выполнять соответствующие требования при последующем строительстве электростанции.
Как важная энергетическая инфраструктура, безопасная, стабильная и эффективная работа фотоэлектрических электростанций является важной гарантией экономического развития.
