Brandsäkerhetsrisk
Under de senaste åren har brandolyckor med PV-kraftverk inträffat ofta, vilket inte bara förlorar kraftverkets egendom och kraftproduktionsintäkter, utan också orsakar byggnadsskador och personskador och till och med sprider sig till den omgivande miljön, vilket resulterar i en rad sekundära katastrofer.
DC-båge är det vanligaste felfenomenet i PV-kraftverk. Bågar kommer att uppstå på grund av kontaktavbrott, enhetens åldrande, isoleringsbrott och dålig jordning. Dessutom är skadan av DC-bågen mycket större än för AC-bågen, eftersom det inte finns någon nollkorsningspunkt i DC-bågen, när den väl inträffar kommer den att fortsätta att brinna, det är svårt att släcka och det är mycket lätt att orsaka brandolyckor. Enligt statistiken orsakas mer än hälften av brandolyckorna i solcellskraftverk av likströmsbågar. När specifikationerna för PV-moduler blir större ökar effekten och strömmen för DC-sidosystemet. Enligt Joules lag Q = I²Rt fördubblas strömmen och den termiska effekten av kortslutningspunkten ökar 4 gånger, risken för att orsaka brand ökar också kraftigt.
DC Arc klassificering
Till skillnad från traditionella elektriska produkter finns det inget integrerat hölje för PV-moduler och deras ledningar för att innehålla bågar och gnistor orsakade av komponent- och ledningsfel, medan många PV-installationer kan fungera vid de typiska likspänningarna som upprätthåller likströmsbågar.
Det finns tre huvudkategorier av bågar i solcellsanläggningar:
— Seriebågar kan orsakas av felaktiga ledningar eller trasiga serieledningar
— Parallellbågar kan orsakas av partiell kortslutning mellan intilliggande linjer med olika potential
— Markbågar på grund av isoleringsfel
Seriebåge
Seriebåge, även känd som ritad båge. Seriebågar orsakas vanligtvis av dålig kontakt med kabelproppar mellan komponenter och dålig anslutning mellan strängkablar och kombinationsboxar eller växelriktare. På grund av det stora antalet seriekontakter i PV-kraftverket finns det 2000 par pluggar i ett 1MW PV-kraftverk på taket. Det är svårt att se till att alla pluggar är av god kvalitet med så många par pluggar. Dessa faror leder till dålig kontakt och bildandet av likströmsbågar.
För närvarande integrerar några växelriktare bågskyddsfunktionen, men det finns två stora problem med detta skydd: För det första, om det finns ett bågfel i en sträng, kommer hela växelriktaren att stängas av och orsaka stor skada. Förlust av kraftproduktion; För det andra, utan bågfelsplatsfunktionen kan drifts- och underhållspersonalen inte hitta bågens placering i tid och exakt, vilket i huvudsak inte är någon lösning. Det enda tekniska återställningsskyddet de kan göra är att hålla växelriktaren igång. Ur denna synvinkel kan bågritningsskyddsfunktionen integrerad i växelriktaren inte riktigt effektivt lösa problemet med bågritningsfel.
Parallell båge
Parallella bågar orsakas huvudsakligen av kortslutning av positiva och negativa ledare orsakade av linjeskador eller kortslutning mellan strängkablar. När strängkablarna pressas mekaniskt eller slits kommer bågar att ske mellan de positiva och negativa elektroderna, eller mellan olika strängar, vilket är ett parallellt bågfel. Det finns en annan situation som också kan leda till parallella bågar. När seriebågarna i systemet inte hanteras i tid, bränner värmen i seriebågarna ut isoleringen av kablarna och genererar parallella bågar.
När en parallell båge inträffar mellan huvudledarna i komponenten kvadratisk matris, eftersom bågen kan få tillräckligt med energi, är det svårare att släcka, vilket kommer att orsaka en stor brandolycka. Seriefelbågen kan släckas genom att koppla bort likströmsbussen eller motsvarande sträng i solcellssystemet, men parallellfelbågen kan inte släckas och kan till och med orsaka att en större ström passerar genom bågbanan, vilket gör bågen mer intensiv.
För närvarande kan bågskyddsfunktionen integrerad i växelriktaren inte upptäcka parallella bågar och markbågar, men den destruktiva kraften hos parallella bågar är ofta 10 gånger den för seriebågar, och säkerhetsrisken är ännu större.
Markbåge
Åldrande och skador på komponenter eller mekanisk skada leder till markutsläpp. Om komponenterna läggs platt på färgstålpanntaket kommer det att finnas markbågar eller läckage. Denna typ av fel är inte lätt att ta reda på, särskilt under regniga dagar. För närvarande är lösningen att stänga av växelriktaren och vänta tills marken torkar innan den startas. Denna metod kan inte effektivt eliminera faror och öka risken för personlig elektrisk stöt.
DC högspänning
I ett PV-kraftverk är PV-moduler anslutna i serie för att bilda en DC-högspänningskrets, som i allmänhet når cirka 1000V. Även när systemet stängs av finns det fortfarande en DC-högspänning på cirka 1000 volt i PV-modulmatrisen. Speciellt för solcellskraftverk på taket, när en brand uppstår i PV-kraftverk och byggnader, är det svårt att rädda säkert; Vid rutinmässig drift och underhåll av kraftverk eller fastighetsunderhåll riskerar operatörer och inspektörer också att stöta på el.
Scenario riskanalys
Regering, Skola, Sjukhus, Bostadstak
1. Regional kontroll. Det är omöjligt att använda drönare för att skanna komponenter för abnormitet och kan inte hitta fara i tid;
2. Befolkningen är tät. Komponenten kvadratisk matris har läckage, hög risk för elektrisk stöt på personal;
3. Räddningen är begränsad. I nödsituationer som brand kan strängens högspänning inte stängas av, vilket hindrar räddning;
4. Påverkan av den allmänna opinionen. Om en olycka inträffar kommer den allmänna opinionen att få större inverkan
Olika färger stålpannetak
1. Det är svårt att inspektera. Färgståltegeltaket är obekvämt att inspektera, och risken för bågsäkerhet kan inte upptäckas i tid;
2. Räddningen är begränsad. I nödsituationer som brand kan strängens högspänning inte stängas av, vilket hindrar räddning;
3. Taket är bräckligt. Och DC-båggnistan är lätt att bränna genom färgstålplattan och komma in i det nedre utrymmet, vilket orsakar brand- och egendomsskador
Motorvägar, floder och andra områden
1. Miljörisker. Sporadiska båggnistor från cigarettfimpar och komponenter kan lätt orsaka att ogräs brinner nedanför;
2. Svårt att inspektera. Det långa och smala området är obekvämt för inspektion, drift och underhåll är svårt och faror kan inte hittas i tid.
3. Svårt att rädda. Långt borta från stadsområdet, som brand och andra olyckor, är det svårt att rädda;
4. Sekundär olycka. När fordonet eller annan olycka skadar komponenterna kan strängens höga spänning inte stängas av i tid, vilket sannolikt kommer att orsaka en allvarlig sekundär olycka.
Nationella lagar och andra författningar
USA:
Enligt den senaste upplagan av National Electrical Code NEC2020-dokumentet:
Ta avståndet till PV-matrisen 305 mm som gräns, utanför gränsen, inom 30S efter att utlösningsanordningen startats, spänningen sjunker under 30V; Inom gränsen är det nödvändigt att ha ett "PV-riskkontrollsystem" eller minska spänningen till under 80V inom 30S efter att utlösningsanordningen har startats.
Kanada:
Enligt den kanadensiska elektriska koden 2021-upplagan:
När likströmsspänningen i solcellssystemet är större än 80 V bör en anordning för avbrott i ljusbågen eller annan likvärdig utrustning installeras.
När solcellsanläggningen är installerad i eller på byggnaden ska en snabb avstängningsanordning installeras. 1 meter från PV-modulen, efter att snabbavstängningsanordningen har startats, är det nödvändigt att minska spänningen till under 30V inom 30S.
Tyskland:
Enligt den tyska standarden VDE-AR-E 2100-712:
I solcellssystemet, om växelriktaren stängs av eller nätet misslyckas, måste likspänningen vara mindre än 120V. Användningen av en avstängningsanordning nämns för att få LIKSTRÖM-sidospänningen under 120V.
Australien:
Enligt avsnitt 4.3.3 i den senaste AS/NZS 5033:2021-standarden:
När likspänningen är större än 120Vd.c måste en frånkopplingsanordning installeras mellan modulen och växelriktaren.
Thailand:
Enligt avsnitt 4.3.13 i Thai Electrical Code-Solar Rooftop Power Supply Installations 2022:
Det krävs att solcellskraftverket på taket måste vara utrustat med en snabb avstängningsanordning och gränsen är 300 mm från PV-matrisen. Spänningen inom gränsområdet reduceras till under 80V inom 30 sekunder efter att enheten startats och spänningen utanför gränsområdet reduceras till under 30V.
BENY Själv-FoU-produkter
För soltak och byggnadsbrandsäkerhet styr BENY-strängnivå och modulnivå snabb avstängningsenheter panelernas spänning ner till en viss säker nivå vid mikrosekund. Förhindra olyckor och förbättra säkerheten för solenergisystemet. BENY snabba avstängningslösningar är utformade enligt CE, TUV, UL-standard, överensstämmer med nationella lagar och förordningar som Thai Electrical Code, NEC2020. Som medlem i Sunspec-alliansen utvecklar BENY PLC-kommunikations-RSD: er för bredare överensstämmelse med flera strängomformare. Kolla in produkterna nu.
Epilog
Byggandet av solcellskraftverk pågår för fullt och har nära förbindelser med tusentals hushåll. Hur man säkerställer"Säkerhet"av PV-kraftverk lockar stor uppmärksamhet från hela branschen. För att effektivt lösa detta problem måste hela branschen arbeta tillsammans för att komma fram till innovativa lösningar och ständigt förbättra relevanta standarder och föreskrifter och sedan verkligen implementera relevanta krav i efterföljande kraftverkskonstruktion.
Som en viktig energiinfrastruktur är en säker, stabil och effektiv drift av solcellskraftverk en viktig garanti för den ekonomiska utvecklingen.
