Nebezpečenstvo požiarnej bezpečnosti
V posledných rokoch sa často vyskytovali požiare v FV elektrárňach, ktoré nielen prišli o majetok elektrární a príjmy z výroby elektriny, ale spôsobili aj škody na budovách a zranenia osôb a dokonca sa rozšírili do okolitého prostredia, čo malo za následok sériu sekundárnych katastrof. .
Jednosmerný oblúk je najčastejším poruchovým javom vo FV elektrárňach. Oblúky vzniknú v dôsledku výpadku kontaktu, starnutia zariadenia, pretrhnutia izolácie a zlého uzemnenia. Okrem toho, poškodenie jednosmerného oblúka je oveľa väčšie ako poškodenie striedavého oblúka, pretože v jednosmernom oblúku nie je žiadny nulový bod, akonáhle k nemu dôjde, bude horieť ďalej, je ťažké ho uhasiť a je veľmi ľahké ho uhasiť. spôsobiť požiarne nehody. Podľa štatistík je viac ako polovica požiarov vo FV elektrárňach spôsobená jednosmerným oblúkom. Keď sa špecifikácie FV modulov zväčšujú, výkon a prúd systému na strane DC sa zvyšuje. Podľa Jouleovho zákona Q=I²Rt sa prúd zdvojnásobí a tepelný účinok bodu skratu sa zvýši 4-krát, čím sa výrazne zvýši aj riziko spôsobenia požiaru.
Klasifikácia jednosmerného oblúka
Na rozdiel od tradičných elektrických produktov neexistuje integrálny kryt pre fotovoltaické moduly a ich vedenie, ktoré by obsahovalo oblúky a iskry spôsobené chybami komponentov a káblov, zatiaľ čo mnohé fotovoltaické inštalácie sú schopné prevádzky pri typických jednosmerných napätiach, ktoré udržujú jednosmerné oblúky.
Vo fotovoltaických inštaláciách existujú tri hlavné kategórie oblúkov:
— Sériové oblúky môžu byť spôsobené nesprávnym zapojením alebo prerušeným sériovým zapojením
— Paralelné oblúky môžu byť spôsobené čiastočnými skratmi medzi susednými vedeniami s rôznym potenciálom
— Uzemňovacie oblúky v dôsledku poruchy izolácie
Séria Arc
Sériový oblúk, známy aj ako ťahaný oblúk. Sériové oblúky sú zvyčajne spôsobené zlým kontaktom káblových zástrčiek medzi komponentmi a zlým spojením medzi stringovými káblami a zlučovačmi alebo invertormi. Kvôli veľkému počtu sériových zástrčiek vo FV elektrárni je v 1MW strešnej FV elektrárni 2000 párov zástrčiek. Pri toľkých pároch zástrčiek je ťažké zabezpečiť, aby všetky zástrčky boli kvalitné. Tieto nebezpečenstvá vedú k slabému kontaktu a vzniku jednosmerných oblúkov.
V súčasnosti niekoľko meničov integruje funkciu ochrany pred elektrickým oblúkom, ale s touto ochranou sú dva hlavné problémy: Po prvé, ak dôjde k poruche elektrického oblúka v jednom reťazci, celý menič sa vypne, čo spôsobí veľké škody. Strata výroby energie; po druhé, bez funkcie lokalizácie poruchy oblúka nemôže personál prevádzky a údržby nájsť polohu oblúka včas a presne, čo v podstate nie je riešenie. Jediná technická ochrana proti resetovaniu, ktorú môžu urobiť, je udržať menič v chode. Z tohto hľadiska funkcia ochrany proti ťahaniu oblúka integrovaná v invertore nemôže skutočne efektívne vyriešiť problém poruchy ťahania oblúka.
Paralelný oblúk
Paralelné oblúky sú spôsobené najmä skratovaním kladných a záporných vodičov spôsobených poškodením vedenia alebo skratom medzi káblami stringov. Keď sú strunové káble mechanicky stlačené alebo opotrebované, medzi kladnými a zápornými elektródami alebo medzi rôznymi strunami vznikne iskrenie, čo je paralelná oblúková porucha. Existuje ďalšia situácia, ktorá môže viesť aj k paralelným oblúkom. Keď sériové oblúky v systéme nie sú včas spracované, teplo sériových oblúkov spáli izoláciu káblov a vytvorí paralelné oblúky.
Keď sa medzi hlavnými vodičmi súčiastky štvorcového poľa objaví paralelný oblúk, pretože oblúk môže získať dostatok energie, je ťažšie ho uhasiť, čo spôsobí veľký požiar. Sériový poruchový oblúk možno uhasiť odpojením zbernice jednosmerného prúdu alebo zodpovedajúceho reťazca FV systému, ale paralelný poruchový oblúk sa nedá uhasiť a môže dokonca spôsobiť, že cez dráhu oblúka prejde väčší prúd, čím sa oblúk stane intenzívnejší.
V súčasnosti funkcia ochrany proti oblúku integrovaná v meniči nedokáže rozpoznať paralelné oblúky a zemné oblúky, ale deštruktívna sila paralelných oblúkov je často 10-krát vyššia ako sériových oblúkov a bezpečnostné riziko je ešte väčšie.
Ground Arc
Starnutie a poškodenie komponentov alebo mechanické poškodenie vedie k zemnému výboju. Ak sú komponenty položené na plocho na streche z farebnej oceľovej škridly, vzniknú brúsené oblúky alebo netesnosti. Tento druh poruchy nie je ľahké zistiť, najmä v daždivých dňoch. V súčasnosti je riešením odstaviť menič a pred spustením počkať, kým zem vyschne. Táto metóda nemôže účinne eliminovať nebezpečenstvá a zvýšiť riziko úrazu elektrickým prúdom.
DC vysoké napätie
Vo fotovoltaickej elektrárni sú fotovoltaické moduly zapojené do série, aby vytvorili jednosmerný vysokonapäťový obvod, ktorý vo všeobecnosti dosahuje približne 1000 V. Aj keď je systém vypnutý, v matrici fotovoltického modulu je stále vysoké jednosmerné napätie približne 1000 voltov. Najmä v prípade strešných FV elektrární, keď dôjde k požiaru vo FV elektrárňach a budovách, je ťažké bezpečne zachrániť; pri bežnej prevádzke a údržbe elektrárne alebo údržbe majetku sú operátori a inšpektori vystavení riziku úrazu elektrickým prúdom.
Analýza rizika scenára
Vláda, škola, nemocnica, obytná strecha
1. Regionálna kontrola. Je nemožné použiť drony na skenovanie komponentov kvôli abnormalite a nemôže včas nájsť nebezpečenstvo;
2. Obyvateľstvo je husté. Komponentné štvorcové pole má únik, vysoké riziko úrazu elektrickým prúdom pre personál;
3. Záchrana je obmedzená. V prípade núdze, ako je požiar, nie je možné vypnúť vysoké napätie struny, čo bráni záchrane;
4. Vplyv verejnej mienky. Ak dôjde k nehode, verejná mienka bude mať väčší vplyv
Oceľová škridlová strecha rôznych farieb
1. Je ťažké kontrolovať. Farebná oceľová škridlová strecha je nepohodlná na kontrolu a riziko oblúkovej bezpečnosti nie je možné odhaliť včas;
2. Záchrana je obmedzená. V prípade núdze, ako je požiar, nie je možné vypnúť vysoké napätie struny, čo bráni záchrane;
3. Strecha je krehká. A iskra jednosmerného oblúka sa ľahko prepáli cez farebnú oceľovú dlaždicu a dostane sa do spodného priestoru, čo spôsobí požiar a poškodenie majetku
Diaľnice, rieky a iné oblasti
1. Environmentálne riziká. Sporadické iskry oblúka z ohorkov cigariet a komponentov môžu ľahko spôsobiť spálenie buriny pod nimi;
2. Náročné na kontrolu. Dlhá a úzka oblasť je nepohodlná na kontrolu, prevádzka a údržba sú náročné a nebezpečenstvá sa nedajú včas nájsť;
3. Ťažko sa zachraňuje. Ďaleko od mestských oblastí, ako sú požiare a iné nehody, je ťažké ho zachrániť;
4. Sekundárna nehoda. Keď vozidlo alebo iná nehoda poškodí komponenty, vysoké napätie struny sa nedá včas vypnúť, čo pravdepodobne spôsobí vážnu sekundárnu nehodu.
Vnútroštátne zákony a predpisy
USA:
Podľa najnovšieho vydania dokumentu National Electrical Code NEC2020:
Zoberte vzdialenosť k PV matrici 305 mm ako limit, mimo limitu, do 30 S po spustení spúšťacieho zariadenia napätie klesne pod 30 V; V rámci hranice je potrebné mať "systém riadenia nebezpečenstva FV", alebo znížiť napätie pod 80V do 30S po spustení spúšťacieho zariadenia.
Kanada:
Podľa Canadian Electrical Code 2021 Edition:
Keď je jednosmerné napätie FV systému väčšie ako 80 V, malo by byť nainštalované zariadenie na prerušenie oblúka alebo iné ekvivalentné zariadenie.
Keď je FV systém inštalovaný v budove alebo na nej, malo by byť nainštalované zariadenie na rýchle vypnutie. 1 meter od FV modulu, po spustení zariadenia na rýchle vypnutie je potrebné znížiť napätie pod 30V do 30S.
Nemecko:
Podľa nemeckého štandardu VDE-AR-E 2100-712:
Ak je vo FV systéme vypnutý menič alebo zlyhá sieť, jednosmerné napätie musí byť nižšie ako 120 V. Spomína sa použitie vypínacieho zariadenia na zníženie napätia na jednosmernej strane pod 120 V.
Austrália:
Podľa časti 4.3.3 najnovšej normy AS/NZS 5033:2021:
Ak je jednosmerné napätie vyššie ako 120 Vd.c, medzi modul a menič je potrebné nainštalovať odpájacie zariadenie.
Thajsko:
Podľa časti 4.3.13 Thai Electrical Code-Inštalácie solárneho strešného napájania 2022:
Vyžaduje sa, aby strešná fotovoltaická elektráreň bola vybavená zariadením na rýchle vypnutie, pričom limit je 300 mm od matice fotovoltiky. Napätie v rámci limitného rozsahu sa zníži pod 80 V do 30 sekúnd po spustení zariadenia a napätie mimo limitného rozsahu sa zníži pod 30 V.
Produkty vlastného výskumu a vývoja BENY
Pre požiarnu bezpečnosť solárnych striech a budov regulujú zariadenia na rýchle vypínanie BENY na úrovni reťazcov a na úrovni modulov napätie panelov na určitú bezpečnú úroveň v mikrosekundách. Predchádzajte nehodám a zvýšte bezpečnosť solárneho systému. Riešenia rýchleho vypnutia BENY sú navrhnuté podľa noriem CE, TUV, UL, v súlade s národnými zákonmi a predpismi, ako je thajský elektrický kód, NEC2020. Ako člen aliancie Sunspec vyvíja BENY komunikačné RSD PLC pre širšiu zhodu s viacreťazcovými invertormi. Pozrite si produkty teraz.
Epilóg
Výstavba FV elektrární je v plnom prúde a úzko sa spojila s tisíckami domácností. Ako zabezpečiť"bezpečnosť"FV elektrární priťahuje veľkú pozornosť celého odvetvia. Aby sa tento problém efektívne vyriešil, celé odvetvie musí spolupracovať, aby prichádzalo s inovatívnymi riešeniami a neustále zlepšovalo príslušné normy a predpisy a potom skutočne implementovalo príslušné požiadavky pri následnej výstavbe elektrární.
Bezpečná, stabilná a efektívna prevádzka FV elektrární ako dôležitá energetická infraštruktúra je dôležitou zárukou ekonomického rozvoja.
