Κίνδυνος πυρασφάλειας
Τα τελευταία χρόνια, PV Έχουν συμβεί συχνά ατυχήματα πυρκαγιάς σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, τα οποία όχι μόνο χάνουν την περιουσία του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής και τα έσοδα από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά προκαλούν επίσης ζημιές στα κτίρια και σωματικές βλάβες, ακόμη και εξαπλώνονται στο περιβάλλον περιβάλλον, με αποτέλεσμα μια σειρά από δευτερεύουσες καταστροφές.
Το τόξο συνεχούς ρεύματος είναι το πιο κοινό φαινόμενο σφάλματος σε PV σταθμός παραγωγής ενέργειας. Θα εμφανιστούν τόξα λόγω διακοπής επαφής, γήρανσης της συσκευής, ρήξης μόνωσης και κακής γείωσης. Επιπλέον, η βλάβη του τόξου συνεχούς ρεύματος είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή του τόξου AC, επειδή δεν υπάρχει σημείο διέλευσης στο τόξο συνεχούς ρεύματος, αφού εμφανιστεί, θα συνεχίσει να καίγεται, είναι δύσκολο να σβήσει και είναι πολύ εύκολο να προκαλούν πυρκαγιά. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, περισσότερα από τα μισά ατυχήματα πυρκαγιάς σε φωτοβολταϊκούς σταθμούς προκαλούνται από τόξα DC. Καθώς οι προδιαγραφές των φωτοβολταϊκών μονάδων γίνονται μεγαλύτερες, η ισχύς και το ρεύμα του πλευρικού συστήματος συνεχούς ρεύματος αυξάνονται. Σύμφωνα με το νόμο του Joule Q=I²Rt, το ρεύμα διπλασιάζεται και η θερμική επίδραση του σημείου βραχυκυκλώματος αυξάνεται 4 φορές, ενώ ο κίνδυνος πρόκλησης πυρκαγιάς αυξάνεται επίσης πολύ.
Ταξινόμηση DC Arc
Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά ηλεκτρικά προϊόντα, δεν υπάρχει ενσωματωμένο περίβλημα για PV οι μονάδες και η καλωδίωση τους να περιέχουν τόξα και σπινθήρες που προκαλούνται από σφάλματα εξαρτημάτων και καλωδίωσης, ενώ πολλά PV Οι εγκαταστάσεις μπορούν να λειτουργούν με τις τυπικές τάσεις συνεχούς ρεύματος που διατηρούν τόξα συνεχούς ρεύματος.
Υπάρχουν τρεις κύριες κατηγορίες τόξων σε PV εγκαταστάσεις:
— Τα τόξα σειράς μπορεί να προκληθούν από λανθασμένη καλωδίωση ή σπασμένη καλωδίωση σειράς
— Τα παράλληλα τόξα μπορεί να προκαλούνται από μερικά βραχυκυκλώματα μεταξύ γειτονικών γραμμών διαφορετικών δυναμικών
— Τόξα γείωσης λόγω σφάλματος μόνωσης
Σειρά Arc
Τόξο σειράς, γνωστό και ως τραβηγμένο τόξο. Τα τόξα σειράς προκαλούνται συνήθως από κακή επαφή των βυσμάτων καλωδίων μεταξύ των εξαρτημάτων και από κακή σύνδεση μεταξύ των καλωδίων στοιχειοσειρών και των κιβωτίων συνδυασμού ή των μετατροπέων. Λόγω του μεγάλου αριθμού βυσμάτων σειράς στον φωτοβολταϊκό σταθμό παραγωγής ενέργειας, υπάρχουν 2000 ζεύγη βυσμάτων σε έναν Φ/Β σταθμό ισχύος 1 MW στον τελευταίο όροφο. Είναι δύσκολο να διασφαλιστεί ότι όλα τα βύσματα είναι καλής ποιότητας με τόσα πολλά ζεύγη βυσμάτων. Αυτοί οι κίνδυνοι οδηγούν σε κακή επαφή και σχηματισμό τόξων συνεχούς ρεύματος.
Προς το παρόν, μερικοί μετατροπείς ενσωματώνουν τη λειτουργία προστασίας τόξου, αλλά υπάρχουν δύο σημαντικά προβλήματα με αυτήν την προστασία: Πρώτον, εάν υπάρχει σφάλμα τόξου σε μία στοιχειοσειρά, ολόκληρος ο μετατροπέας θα απενεργοποιηθεί, προκαλώντας μεγάλη ζημιά. Απώλεια παραγωγής ενέργειας. Δεύτερον, χωρίς τη λειτουργία εντοπισμού σφάλματος τόξου, το προσωπικό χειρισμού και συντήρησης δεν μπορεί να βρει έγκαιρα και με ακρίβεια τη θέση του τόξου, κάτι που ουσιαστικά δεν αποτελεί λύση. Η μόνη προστασία τεχνικής επαναφοράς που μπορούν να κάνουν είναι να διατηρήσουν τον μετατροπέα σε λειτουργία. Από αυτή την άποψη, η λειτουργία προστασίας έλξης τόξου που είναι ενσωματωμένη στον μετατροπέα δεν μπορεί πραγματικά να λύσει αποτελεσματικά το πρόβλημα του σφάλματος έλξης τόξου.
Παράλληλο τόξο
Τα παράλληλα τόξα προκαλούνται κυρίως από βραχυκύκλωμα θετικών και αρνητικών αγωγών που προκαλούνται από ζημιά στη γραμμή ή βραχυκύκλωμα μεταξύ καλωδίων στοιχειοσειρών. Όταν τα καλώδια στοιχειοσειράς συμπιέζονται ή φθαρούν μηχανικά, θα προκύψει τόξο μεταξύ των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων ή μεταξύ διαφορετικών στοιχειοσειρών, κάτι που είναι σφάλμα παράλληλου τόξου. Υπάρχει μια άλλη κατάσταση που μπορεί επίσης να οδηγήσει σε παράλληλα τόξα. Όταν τα τόξα σειράς στο σύστημα δεν αντιμετωπίζονται εγκαίρως, η θερμότητα των τόξων σειράς καίει τη μόνωση των καλωδίων και δημιουργεί παράλληλα τόξα.
Όταν εμφανίζεται ένα παράλληλο τόξο μεταξύ των κύριων αγωγών της συστατικής τετραγωνικής συστοιχίας, καθώς το τόξο μπορεί να πάρει αρκετή ενέργεια, είναι πιο δύσκολο να σβήσει, κάτι που θα προκαλέσει μεγάλο ατύχημα πυρκαγιάς. Το τόξο σφάλματος σειράς μπορεί να σβήσει αποσυνδέοντας τον δίαυλο DC ή την αντίστοιχη στοιχειοσειρά του φωτοβολταϊκού συστήματος, αλλά το παράλληλο τόξο σφάλματος δεν μπορεί να σβήσει και μπορεί ακόμη και να προκαλέσει μεγαλύτερο ρεύμα να περάσει από τη διαδρομή τόξου, κάνοντας το τόξο πιο έντονο.
Προς το παρόν, η λειτουργία προστασίας τόξου που είναι ενσωματωμένη στον μετατροπέα δεν μπορεί να ανιχνεύσει παράλληλα τόξα και τόξα γείωσης, αλλά η καταστροφική ισχύς των παράλληλων τόξων είναι συχνά 10 φορές μεγαλύτερη από τα τόξα σειράς και ο κίνδυνος ασφάλειας είναι ακόμη μεγαλύτερος.
Επίγειο τόξο
Η γήρανση και η φθορά των εξαρτημάτων ή η μηχανική βλάβη οδηγούν σε εκκένωση του εδάφους. Εάν τα εξαρτήματα τοποθετηθούν επίπεδα στην έγχρωμη οροφή από κεραμίδια από χάλυβα, θα υπάρχουν τόξα εδάφους ή διαρροή. Αυτό το είδος βλάβης δεν είναι εύκολο να εντοπιστεί, ειδικά σε βροχερές μέρες. Προς το παρόν, η λύση είναι να κλείσετε τον μετατροπέα και να περιμένετε να στεγνώσει το έδαφος πριν τον θέσετε σε λειτουργία. Αυτή η μέθοδος δεν μπορεί να εξαλείψει αποτελεσματικά τους κινδύνους και να αυξήσει τον κίνδυνο προσωπικής ηλεκτροπληξίας.
Υψηλή τάση συνεχούς ρεύματος
Σε ένα φωτοβολταϊκό σταθμό παραγωγής ενέργειας, οι φωτοβολταϊκές μονάδες συνδέονται σε σειρά για να σχηματίσουν ένα κύκλωμα υψηλής τάσης συνεχούς ρεύματος, το οποίο γενικά φτάνει περίπου τα 1000 V. Ακόμη και όταν το σύστημα είναι απενεργοποιημένο, εξακολουθεί να υπάρχει υψηλή τάση συνεχούς ρεύματος περίπου 1000 volt στη μήτρα της φωτοβολταϊκής μονάδας. Ειδικά για φωτοβολταϊκούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής σε στέγες, όταν εκδηλώνεται πυρκαγιά σε φωτοβολταϊκούς σταθμούς και κτίρια, είναι δύσκολο να διασωθεί με ασφάλεια. Κατά τη διάρκεια της τακτικής λειτουργίας και συντήρησης του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής ή συντήρησης ακινήτων, οι χειριστές και οι επιθεωρητές κινδυνεύουν επίσης από ηλεκτροπληξία.
Ανάλυση Κινδύνου Σεναρίου
Κυβέρνηση, Σχολείο, Νοσοκομείο, Ταράτσα κατοικιών
1. Περιφερειακός έλεγχος. Είναι αδύνατο να χρησιμοποιήσετε drones για τη σάρωση εξαρτημάτων για ανωμαλίες και δεν μπορείτε να βρείτε τον κίνδυνο εγκαίρως.
2. Ο πληθυσμός είναι πυκνός. Η τετράγωνη συστοιχία έχει διαρροή, υψηλό κίνδυνο ηλεκτροπληξίας για το προσωπικό.
3. Η διάσωση είναι περιορισμένη. Σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης όπως πυρκαγιά, η υψηλή τάση της χορδής δεν μπορεί να απενεργοποιηθεί, εμποδίζοντας τη διάσωση.
4. Η επιρροή της κοινής γνώμης. Εάν συμβεί ένα ατύχημα, η κοινή γνώμη θα έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο
Στέγη από κεραμίδια από χάλυβα διαφόρων χρωμάτων
1. Είναι δύσκολο να επιθεωρηθεί. Η έγχρωμη οροφή από κεραμίδια από χάλυβα δεν είναι βολική για επιθεώρηση και ο κίνδυνος της ασφάλειας στο τόξο δεν μπορεί να εντοπιστεί εγκαίρως.
2. Η διάσωση είναι περιορισμένη. Σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης όπως πυρκαγιά, η υψηλή τάση της χορδής δεν μπορεί να απενεργοποιηθεί, εμποδίζοντας τη διάσωση.
3. Η οροφή είναι εύθραυστη. Και ο σπινθήρας τόξου συνεχούς ρεύματος είναι εύκολο να καεί μέσα από το έγχρωμο ατσάλινο πλακίδιο και να εισέλθει στον κάτω χώρο, προκαλώντας πυρκαγιά και υλικές ζημιές
Αυτοκινητόδρομοι, ποτάμια και άλλες περιοχές
1. Περιβαλλοντικοί κίνδυνοι. Οι σποραδικοί σπινθήρες τόξου από αποτσίγαρα και εξαρτήματα μπορούν εύκολα να προκαλέσουν το κάψιμο των ζιζανίων από κάτω.
2. Δύσκολη επιθεώρηση. Η μακριά και στενή περιοχή είναι άβολη για επιθεώρηση, η λειτουργία και η συντήρηση είναι δύσκολη και οι κίνδυνοι δεν μπορούν να εντοπιστούν εγκαίρως.
3. Δύσκολη διάσωση. Μακριά από την αστική περιοχή, όπως πυρκαγιά και άλλα ατυχήματα, είναι δύσκολο να διασωθεί.
4. Δευτερεύον ατύχημα. Όταν το όχημα ή άλλο ατύχημα καταστρέφει τα εξαρτήματα, η υψηλή τάση της στοιχειοσειράς δεν μπορεί να απενεργοποιηθεί εγκαίρως, γεγονός που είναι πιθανό να προκαλέσει σοβαρό δευτερεύον ατύχημα.
Εθνικοί νόμοι και κανονισμοί
ΗΠΑ:
Σύμφωνα με την τελευταία έκδοση του εγγράφου του Εθνικού Ηλεκτρικού Κώδικα NEC2020:
Λάβετε ως όριο την απόσταση από τη Φ/Β μήτρα 305 mm, εκτός ορίου, εντός 30 S μετά την εκκίνηση της συσκευής σκανδάλης, η τάση πέφτει κάτω από 30 V. Εντός των ορίων, απαιτείται να υπάρχει «σύστημα ελέγχου κινδύνου φωτοβολταϊκών» ή να μειωθεί η τάση κάτω από 80 V εντός 30 S μετά την εκκίνηση της συσκευής ενεργοποίησης.
Καναδάς:
Σύμφωνα με τον Καναδικό Ηλεκτρικό Κώδικα Έκδοση 2021:
Όταν η πλευρική τάση DC του φωτοβολταϊκού συστήματος είναι μεγαλύτερη από 80 V, θα πρέπει να εγκατασταθεί συσκευή διακοπής σφάλματος τόξου ή άλλος αντίστοιχος εξοπλισμός.
Όταν το φωτοβολταϊκό σύστημα είναι εγκατεστημένο μέσα ή πάνω στο κτίριο, θα πρέπει να εγκατασταθεί μια συσκευή ταχείας απενεργοποίησης. 1 μέτρο μακριά από τη φωτοβολταϊκή μονάδα, μετά την εκκίνηση της συσκευής ταχείας απενεργοποίησης, απαιτείται η μείωση της τάσης κάτω από τα 30 V εντός 30 S.
Γερμανία:
Σύμφωνα με το Γερμανικό Πρότυπο VDE-AR-E 2100-712:
Στο φωτοβολταϊκό σύστημα, εάν ο μετατροπέας είναι απενεργοποιημένος ή το δίκτυο αποτύχει, η τάση DC πρέπει να είναι μικρότερη από 120 V. Η χρήση συσκευής διακοπής λειτουργίας αναφέρεται για τη μείωση της πλευρικής τάσης DC κάτω από τα 120 V.
Αυστραλία:
Σύμφωνα με την ενότητα 4.3.3 του πιο πρόσφατου προτύπου AS/NZS 5033:2021:
Όταν η τάση DC είναι μεγαλύτερη από 120 Vd.c, πρέπει να εγκατασταθεί μια συσκευή αποσύνδεσης μεταξύ της μονάδας και του μετατροπέα.
Σιάμ:
Σύμφωνα με την ενότητα 4.3.13 του Ταϊλανδικού Ηλεκτρικού Κώδικα-Εγκαταστάσεις τροφοδοσίας ηλιακής στέγης 2022:
Απαιτείται ο φωτοβολταϊκός σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στον τελευταίο όροφο να είναι εξοπλισμένος με συσκευή ταχείας απενεργοποίησης και το όριο είναι 300 mm από τη Φ/Β μήτρα. Η τάση εντός του ορίου εύρους μειώνεται κάτω από 80 V εντός 30 δευτερολέπτων μετά την εκκίνηση της συσκευής και η τάση εκτός του ορίου εύρους μειώνεται κάτω από 30 V.
BENY Εαυτός-R&D Προϊόντα
Για ηλιακή στέγη και πυρασφάλεια κτιρίων, BENY Οι συσκευές ταχείας απενεργοποίησης επιπέδου στοιχειοσειράς και στάθμης μονάδας ελέγχουν την τάση των πάνελ σε ένα συγκεκριμένο ασφαλές επίπεδο σε μικροδευτερόλεπτο. Πρόληψη ατυχημάτων και βελτίωση της ασφάλειας του ηλιακού συστήματος. BENY Οι λύσεις ταχείας απενεργοποίησης έχουν σχεδιαστεί σύμφωνα με το πρότυπο CE, TUV, UL, Συμμορφώνονται με τους εθνικούς νόμους και κανονισμούς όπως ο Ταϊλανδικός Ηλεκτρικός Κώδικας, NEC2020. Ως μέλος της συμμαχίας Sunspec, BENY ανάπτυξη RSD επικοινωνίας PLC για ευρύτερη συμμόρφωση με μετατροπείς πολλαπλών στοιχειοσειρών. Δείτε τα προϊόντα τώρα.
Επίλογος
Η κατασκευή φωτοβολταϊκών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής βρίσκεται σε πλήρη εξέλιξη και έχει συνδεθεί στενά με χιλιάδες νοικοκυριά. Πώς να εξασφαλίσετε την "ασφάλεια" των φωτοβολταϊκών σταθμών παραγωγής ενέργειας προσελκύει μεγάλη προσοχή από ολόκληρο τον κλάδο. Για την αποτελεσματική επίλυση αυτού του προβλήματος, ολόκληρη η βιομηχανία πρέπει να συνεργαστεί για να βρει καινοτόμες λύσεις και να βελτιώσει συνεχώς τα σχετικά πρότυπα και κανονισμούς και, στη συνέχεια, να εφαρμόσει πραγματικά τις σχετικές απαιτήσεις στην επόμενη κατασκευή σταθμού παραγωγής ενέργειας.
Ως σημαντική ενεργειακή υποδομή, η ασφαλής, σταθερή και αποδοτική λειτουργία των Φ/Β σταθμών παραγωγής ενέργειας αποτελεί σημαντική εγγύηση για την οικονομική ανάπτυξη.
