Опасност за пожарна безопасност
През последните години често се случват пожари във фотоволтаични електроцентрали, които не само губят имуществото на електроцентралата и приходите от производство на електроенергия, но също така причиняват щети на сгради и наранявания и дори се разпространяват в околната среда, което води до поредица от вторични бедствия .
DC дъгата е най-честата повреда във фотоволтаичните електроцентрали. Ще се появят дъги поради прекъсване на контакта, стареене на устройството, скъсване на изолацията и лошо заземяване. Освен това вредата от DC дъгата е много по-голяма от тази от AC дъгата, тъй като няма точка на пресичане на нулата при DC дъгата, след като се появи, тя ще продължи да гори, трудно е да се изгаси и е много лесно да се причиняват пожарни произшествия. Според статистиката, повече от половината пожари във фотоволтаични електроцентрали са причинени от DC дъги. Тъй като спецификациите на фотоволтаичните модули стават по-големи, мощността и токът на DC страничната система се увеличават. Съгласно закона на Джаул Q=I²Rt, токът се удвоява, а топлинният ефект от точката на късо съединение се увеличава 4 пъти, рискът от предизвикване на пожар също се увеличава значително.
DC Arc Класификация
За разлика от традиционните електрически продукти, няма интегрално заграждение за фотоволтаичните модули и тяхното окабеляване, което да съдържа дъги и искри, причинени от компоненти и грешки в окабеляването, докато много фотоволтаични инсталации могат да работят при типичните постоянни напрежения, които поддържат постоянни дъги.
Има три основни категории дъги във фотоволтаичните инсталации:
— Серийните дъги може да са причинени от неправилно окабеляване или прекъснато серийно окабеляване
— Паралелните дъги могат да бъдат причинени от частично късо съединение между съседни линии с различен потенциал
— Заземителни дъги поради повреда в изолацията
Серия Arc
Серийна дъга, известна още като начертана дъга. Серийните дъги обикновено се причиняват от лош контакт на кабелните щепсели между компонентите и лоша връзка между стрингови кабели и комбиниращи кутии или инвертори. Поради големия брой серийни щепсели във фотоволтаичната електроцентрала, има 2000 чифта щепсели в 1MW покривна фотоволтаична електроцентрала. Трудно е да се гарантира, че всички щепсели са с добро качество с толкова много чифтове щепсели. Тези опасности водят до лош контакт и образуване на DC дъги.
Понастоящем няколко инвертора интегрират функцията за защита срещу дъга, но има два основни проблема с тази защита: Първо, ако има повреда при дъга в един низ, целият инвертор ще бъде изключен, причинявайки големи щети. Загуба на генериране на електроенергия; второ, без функцията за локализиране на повредата в дъгата, персоналът по експлоатацията и поддръжката не може да намери местоположението на дъгата навреме и точно, което по същество не е решение. Единствената техническа защита, която могат да направят, е да поддържат инвертора да работи. От тази гледна точка интегрираната в инвертора функция за защита от изтегляне на дъгата не може действително да реши ефективно проблема с повредата в изтеглянето на дъгата.
Успоредна дъга
Паралелните дъги се причиняват главно от късо съединение на положителни и отрицателни проводници, причинено от повреда на линията или късо съединение между струнови кабели. Когато кабелите на струната са механично притиснати или износени, между положителните и отрицателните електроди или между различни струни ще се появи дъгова дъга, което е дефект на паралелна дъга. Има и друга ситуация, която също може да доведе до успоредни дъги. Когато последователните дъги в системата не се справят навреме, топлината на последователните дъги изгаря изолацията на кабелите и генерира паралелни дъги.
Когато възникне паралелна дъга между главните проводници на компонентния квадратен масив, тъй като дъгата може да получи достатъчно енергия, тя е по-трудна за гасене, което ще причини голям пожар. Серийната дъга на повреда може да бъде погасена чрез изключване на DC шината или съответния низ на фотоволтаичната система, но дъгата на паралелна повреда не може да бъде погасена и дори може да причини по-голям ток, преминаващ през пътя на дъгата, което прави дъгата по-интензивна.
Понастоящем функцията за защита от дъга, интегрирана в инвертора, не може да открие паралелни дъги и земни дъги, но разрушителната сила на паралелните дъги често е 10 пъти по-голяма от тази на серийните дъги, а опасността за безопасността е още по-голяма.
Наземна дъга
Стареенето и повредата на компонентите или механичните повреди водят до заземяване. Ако компонентите са положени плоски върху цветния покрив от стоманени плочки, ще има земни дъги или течове. Този вид повреда не се открива лесно, особено в дъждовни дни. В момента решението е да изключите инвертора и да изчакате земята да изсъхне, преди да го стартирате. Този метод не може ефективно да елиминира опасностите и да увеличи риска от токов удар.
DC високо напрежение
Във фотоволтаична електроцентрала фотоволтаичните модули са свързани последователно, за да образуват DC верига с високо напрежение, която обикновено достига около 1000 V. Дори когато системата е изключена, все още има постоянно високо напрежение от около 1000 волта в матрицата на фотоволтаичния модул. Особено за фотоволтаични електроцентрали на покрива, когато възникне пожар във фотоволтаични електроцентрали и сгради, е трудно да се спаси безопасно; по време на рутинна работа и поддръжка на електроцентралата или поддръжка на собственост, операторите и инспекторите също са изложени на риск от токов удар.
Анализ на сценария на риска
Правителство, училище, болница, жилищен покрив
1. Регионален контрол. Невъзможно е да се използват дронове за сканиране на компоненти за аномалии и да не се открие опасност навреме;
2. Населението е гъсто. Квадратната решетка на компонентите има изтичане, висок риск от токов удар за персонала;
3. Спасяването е ограничено. В случай на авария, като пожар, високото напрежение на низа не може да бъде изключено, което възпрепятства спасяването;
4. Влиянието на общественото мнение. Ако се случи инцидент, общественото мнение ще има по-голямо влияние
Покрив от стоманени керемиди в различни цветове
1. Трудно е да се инспектира. Цветният покрив от стоманени плочки е неудобен за проверка и опасността от безопасността на дъгата не може да бъде открита навреме;
2. Спасяването е ограничено. В случай на авария, като пожар, високото напрежение на низа не може да бъде изключено, което възпрепятства спасяването;
3. Покривът е чуплив. И искрата на постоянната дъга е лесна за изгаряне през цветната стоманена плочка и навлиза в долното пространство, причинявайки пожар и щети на имущество
Магистрали, реки и други райони
1. Рискове за околната среда. Спорадични дъгови искри от фасове и компоненти могат лесно да причинят изгаряне на плевели отдолу;
2. Трудно се проверява. Дългата и тясна зона е неудобна за проверка, работата и поддръжката са трудни и опасностите не могат да бъдат открити навреме;
3. Труден за спасяване. Далеч от градската зона, като пожар и други аварии, е трудно да се спаси;
4. Вторична авария. Когато превозното средство или друг инцидент повреди компонентите, високото напрежение на низа не може да бъде изключено навреме, което е вероятно да причини сериозна вторична авария.
Национални закони и разпоредби
САЩ:
Според последното издание на документа NEC2020 на Националния електрически кодекс:
Вземете разстоянието до PV матрицата 305 mm като граница, извън границата, в рамките на 30 S след стартиране на задействащото устройство, напрежението пада под 30 V; В рамките на границата се изисква да има "PV система за контрол на опасността" или да се намали напрежението до под 80V в рамките на 30S след стартиране на задействащото устройство.
Канада:
Според канадския електрически кодекс издание 2021 г.:
Когато напрежението на страната на DC на фотоволтаичната система е по-голямо от 80 V, трябва да се инсталира устройство за прекъсване на дъга или друго еквивалентно оборудване.
Когато фотоволтаичната система е инсталирана във или върху сградата, трябва да се инсталира устройство за бързо изключване. На 1 метър от фотоволтаичния модул, след стартиране на устройството за бързо изключване, се изисква напрежението да се намали до под 30V в рамките на 30S.
Германия:
Според немския стандарт VDE-AR-E 2100-712:
Във фотоволтаичната система, ако инверторът е изключен или мрежата се повреди, постояннотоковото напрежение трябва да бъде по-малко от 120V. Използването на устройство за изключване се споменава за понижаване на постояннотоковото напрежение под 120V.
Австралия:
Съгласно раздел 4.3.3 от най-новия стандарт AS/NZS 5033:2021:
Когато постояннотоковото напрежение е по-голямо от 120 Vd.c, между модула и инвертора трябва да се монтира прекъсващо устройство.
Тайланд:
Съгласно раздел 4.3.13 от Тайландския електрически кодекс – Слънчеви покривни електрозахранващи инсталации 2022 г.:
Изисква се фотоволтаичната електроцентрала на покрива да бъде оборудвана с устройство за бързо изключване, а ограничението е 300 мм от фотоволтаичната матрица. Напрежението в рамките на граничния диапазон се намалява до под 80 V в рамките на 30 секунди след стартиране на устройството, а напрежението извън граничния диапазон се намалява до под 30 V.
Продукти за саморазвойна дейност на BENY
За пожарна безопасност на слънчеви покриви и сгради, устройствата за бързо изключване на ниво BENY и ниво модул контролират напрежението на панелите до определено безопасно ниво на микросекунда. Предотвратете аварии и подобрете безопасността на слънчевата енергийна система. Решенията за бързо изключване на BENY са проектирани в съответствие със стандартите CE, TUV, UL, в съответствие с националните закони и разпоредби като Thai Electrical Code, NEC2020. Като член на алианса Sunspec, BENY разработва PLC комуникационни RSDs за по-широко съответствие с множество низови инвертори. Вижте продуктите сега.
Епилог
Изграждането на фотоволтаични електроцентрали е в пълен ход и е тясно свързано с хиляди домакинства. Как да осигурим"безопасност"на фотоволтаични електроцентрали привлича голямо внимание от цялата индустрия. За да разреши ефективно този проблем, цялата индустрия трябва да работи заедно, за да предложи иновативни решения и постоянно да подобрява съответните стандарти и разпоредби, след което наистина да приложи съответните изисквания при последващото изграждане на електроцентрала.
Като важна енергийна инфраструктура, безопасната, стабилна и ефективна работа на фотоволтаичните електроцентрали е важна гаранция за икономическо развитие.
