Brandsikkerhedsfare
i de seneste år, PV Der er hyppigt forekommet brandulykker på kraftværker, som ikke kun mister kraftværkets ejendom og elproduktionsindtægter, men også forårsager bygningsskader og personskade og endda spreder sig til det omgivende miljø, hvilket resulterer i en række sekundære katastrofer.
DC-bue er det mest almindelige fejlfænomen i PV kraftværk. Der vil opstå buer på grund af kontaktudfald, enhedens ældning, isoleringsbrud og dårlig jording. Desuden er skaden ved jævnstrømsbue langt større end ved vekselstrømsbue, fordi der ikke er noget nulkrydsningspunkt i jævnstrømsbuen, når den først opstår, vil den fortsætte med at brænde, det er svært at slukke, og det er meget nemt at forårsage brandulykker. Ifølge statistikker er mere end halvdelen af brandulykkerne i PV-kraftværker forårsaget af jævnstrømsbuer. Efterhånden som specifikationerne for PV-moduler bliver større, øges effekten og strømmen af DC-sidesystemet. Ifølge Joules lov Q=I²Rt fordobles strømmen, og den termiske effekt af kortslutningspunktet øges 4 gange, risikoen for at forårsage brand øges også meget.
DC-bueklassificering
I modsætning til traditionelle elektriske produkter er der ingen integreret indkapsling til PV moduler og deres ledninger til at indeholde buer og gnister forårsaget af komponent- og ledningsfejl, mens mange PV installationer er i stand til at fungere ved de typiske DC-spændinger, der opretholder DC-buer.
Der er tre hovedkategorier af buer i PV installationer:
— Seriebuer kan være forårsaget af forkerte ledninger eller ødelagte ledninger
— Parallelle buer kan være forårsaget af delvise kortslutninger mellem tilstødende linjer med forskellige potentialer
— Jordbuer på grund af isolationsfejl
Serie Arc
Seriebue, også kendt som tegnet bue. Serielysbuer er normalt forårsaget af dårlig kontakt mellem kabelstik mellem komponenter og dårlig forbindelse mellem strengkabler og kombinationsbokse eller invertere. På grund af det store antal seriestik i PV-kraftværket er der 2000 stikpar i et 1MW solcelleanlæg på taget. Det er svært at sikre, at alle stik er af god kvalitet med så mange stikpar. Disse farer fører til dårlig kontakt og dannelse af jævnstrømsbuer.
På nuværende tidspunkt integrerer nogle få invertere lysbuebeskyttelsesfunktionen, men der er to store problemer med denne beskyttelse: For det første, hvis der er en lysbuefejl i en streng, vil hele inverteren blive lukket ned, hvilket forårsager stor skade. Tab af elproduktion; For det andet kan drifts- og vedligeholdelsespersonalet ikke finde lysbuens placering i tide og præcist uden funktionen til lokalisering af lysbuefejl, hvilket i det væsentlige ikke er nogen løsning. Den eneste tekniske resetbeskyttelse, de kan gøre, er at holde inverteren kørende. Ud fra dette synspunkt kan den i inverteren integrerede buetrækningsbeskyttelsesfunktion ikke rigtig effektivt løse problemet med lysbuetrækningsfejlen.
Parallel bue
Parallelle lysbuer er hovedsageligt forårsaget af kortslutning af positive og negative ledere forårsaget af linjeskader eller kortslutning mellem strengkabler. Når strengkablerne klemmes mekanisk eller slides, vil der opstå lysbuer mellem de positive og negative elektroder eller mellem forskellige strenge, hvilket er en parallel lysbuefejl. Der er en anden situation, der også kan føre til parallelle buer. Når seriebuerne i systemet ikke behandles i tide, brænder varmen fra seriebuerne isoleringen af kablerne ud og genererer parallelle lysbuer.
Når der opstår en parallel bue mellem hovedlederne i komponentfirkantet array, da lysbuen kan få nok energi, er den sværere at slukke, hvilket vil forårsage en større brandulykke. Seriefejlbuen kan slukkes ved at afbryde DC-bussen eller den tilsvarende streng af PV-systemet, men den parallelle fejlbue kan ikke slukkes og kan endda forårsage, at en større strøm passerer gennem lysbuen, hvilket gør lysbuen mere intens.
På nuværende tidspunkt kan lysbuebeskyttelsesfunktionen integreret i inverteren ikke detektere parallelle buer og jordbuer, men den ødelæggende kraft af parallelle buer er ofte 10 gange større end seriebuer, og sikkerhedsfaren er endnu større.
Jordbue
Ældning og beskadigelse af komponenter eller mekaniske skader fører til jordafladning. Hvis komponenterne lægges fladt på farvet ståltegltag, vil der være jordbuer eller lækage. Denne form for fejl er ikke let at finde ud af, især på regnfulde dage. På nuværende tidspunkt er løsningen at slukke for inverteren og vente på, at jorden er tør, før den startes op. Denne metode kan ikke effektivt eliminere farer og øge risikoen for personligt elektrisk stød.
DC højspænding
I et PV-kraftværk er PV-moduler forbundet i serie for at danne et DC-højspændingskredsløb, som generelt når omkring 1000V. Selv når systemet er lukket ned, er der stadig en DC-højspænding på omkring 1000 volt i PV-modulets matrix. Især for solcelleanlæg på taget, når der opstår brand i solcelleanlæg og bygninger, er det svært at redde sikkert; under rutinemæssig drift og vedligeholdelse af kraftværker eller ejendomsvedligeholdelse risikerer operatører og inspektører også at få elektrisk stød.
Scenarierisikoanalyse
Regering, skole, hospital, bolig på taget
1. Regional kontrol. Det er umuligt at bruge droner til at scanne komponenter for abnormiteter, og kan ikke finde fare i tide;
2. Befolkningen er tæt. Komponentens firkantede array har lækage, høj risiko for elektrisk stød for personalet;
3. Redning er begrænset. I nødstilfælde, såsom brand, kan strengens højspænding ikke slukkes, hvilket hindrer redning;
4. Den offentlige menings indflydelse. Hvis der sker en ulykke, vil den offentlige mening have større indflydelse
Forskellige farver stål tegltag
1. Det er svært at efterse. Farvet ståltegltag er ubelejligt at efterse, og faren for lysbuesikkerhed kan ikke opdages i tide;
2. Redning er begrænset. I nødstilfælde, såsom brand, kan strengens højspænding ikke slukkes, hvilket hindrer redning;
3. Taget er skrøbeligt. Og DC-buegnisten er let at brænde gennem farvestålflisen og komme ind i det nederste rum, hvilket forårsager brand og ejendomsskade
Motorveje, floder og andre områder
1. Miljørisici. Sporadiske lysbuegnister fra cigaretskod og komponenter kan nemt få ukrudt til at brænde nedenunder;
2. Svært at inspicere. Det lange og smalle område er ubelejligt for inspektion, drift og vedligeholdelse er vanskelig, og farer kan ikke findes i tide;
3. Svært at redde. Langt væk fra byområdet, såsom brand og andre ulykker, er det svært at redde;
4. Sekundær ulykke. Når køretøjet eller en anden ulykke beskadiger komponenterne, kan strengens højspænding ikke slukkes i tide, hvilket sandsynligvis vil forårsage en alvorlig sekundær ulykke.
Nationale love og regler
USA:
Ifølge den seneste udgave af National Electrical Code NEC2020-dokumentet:
Tag afstanden til PV-matrixen 305 mm som grænsen, uden for grænsen, inden for 30S efter at triggerenheden er startet, falder spændingen til under 30V; Inden for grænsen er det påkrævet at have et "PV-farekontrolsystem", eller reducere spændingen til under 80V inden for 30S efter at udløserenheden er startet.
Canada:
Ifølge Canadian Electrical Code 2021 Edition:
Når DC-sidespændingen i PV-systemet er større end 80V, bør der installeres en lysbuefejlsafbrydelsesanordning eller andet tilsvarende udstyr.
Når solcelleanlægget er installeret i eller på bygningen, bør der installeres en anordning til hurtig nedlukning. 1 meter væk fra PV-modulet, efter at den hurtige nedlukningsenhed er startet, er det nødvendigt at reducere spændingen til under 30V inden for 30S.
Tyskland:
I henhold til den tyske standard VDE-AR-E 2100-712:
I PV-systemet, hvis inverteren er slukket, eller nettet svigter, skal DC-spændingen være mindre end 120V. Brugen af en shutdown-enhed er nævnt for at bringe DC-sidespændingen under 120V.
Australien:
I henhold til afsnit 4.3.3 i den seneste AS/NZS 5033:2021 standard:
Når DC-spændingen er større end 120Vd.c, skal der installeres en frakoblingsenhed mellem modulet og inverteren.
Thailand:
I henhold til afsnit 4.3.13 i Thai Electrical Code-Solar Rooftop Power Supply Installations 2022:
Det kræves, at PV-kraftværket på taget skal være udstyret med en anordning til hurtig nedlukning, og grænsen er 300 mm fra PV-matrixen. Spændingen inden for grænseområdet reduceres til under 80V inden for 30 sekunder efter at enheden er startet, og spændingen uden for grænseområdet reduceres til under 30V.
BENY Selv-R&D Produkter
Til solcelletags- og bygningsbrandsikkerhed, BENY strengniveau og modulniveau hurtige nedlukningsenheder styrer panelernes spænding ned til et vist sikkert niveau på mikrosekund. Forebyg ulykker og forbedre sikkerheden ved solenergisystemet. BENY hurtige nedlukningsløsninger er designet i henhold til CE, TUV, UL standard, i overensstemmelse med nationale love og regler, såsom Thai Electrical Code, NEC2020. Som medlem af Sunspec alliance, BENY udvikle PLC-kommunikations-RSD'er til bredere overensstemmelse med multiple string-invertere. Tjek produkterne ud nu.
Epilog
Byggeriet af solcelleanlæg er i fuld gang, og det har tæt forbundet med tusindvis af husstande. Hvordan sikrer man "sikkerhed" af PV-kraftværker tiltrækker stor opmærksomhed fra hele industrien. For effektivt at løse dette problem er hele industrien nødt til at arbejde sammen om at komme med innovative løsninger og konstant forbedre relevante standarder og regler, for derefter virkelig at implementere relevante krav i efterfølgende kraftværksbyggeri.
Som en vigtig energiinfrastruktur er sikker, stabil og effektiv drift af PV-kraftværker en vigtig garanti for økonomisk udvikling.
