Peligro de seguridad contra incendios
En los últimos años, PV Se han producido con frecuencia accidentes de incendios en centrales eléctricas, que no solo pierden la propiedad de la central eléctrica y los ingresos de generación de energía, sino que también causan daños en los edificios y lesiones personales, e incluso se propagan al entorno circundante, lo que resulta en una serie de desastres secundarios.
El arco de CC es el fenómeno de falla más común en PV central eléctrica. Se producirán arcos debido a la pérdida de contacto, el envejecimiento del dispositivo, la ruptura del aislamiento y una conexión a tierra deficiente. Además, el daño del arco de CC es mucho mayor que el del arco de CA, porque no hay punto de cruce por cero en el arco de CC, una vez que ocurre, continuará ardiendo, es difícil de extinguir y es muy fácil de apagar. provocar accidentes de incendio. Según las estadísticas, más de la mitad de los accidentes por incendio en las centrales fotovoltaicas están causados por arcos de corriente continua. A medida que aumentan las especificaciones de los módulos fotovoltaicos, aumentan la potencia y la corriente del sistema del lado de CC. De acuerdo con la ley de Joule Q=I²Rt, la corriente se duplica y el efecto térmico del punto de cortocircuito aumenta 4 veces, el riesgo de provocar un incendio también aumenta considerablemente.
Clasificación de arco de CC
A diferencia de los productos eléctricos tradicionales, no hay una caja integral para PV módulos y su cableado para contener arcos y chispas causados por fallas de componentes y cableado, mientras que muchos PV Las instalaciones son capaces de operar a los voltajes de CC típicos que sostienen los arcos de CC.
Hay tres categorías principales de arcos en PV instalaciones:
— Los arcos en serie pueden ser causados por cableado incorrecto o cableado en serie roto
— Los arcos paralelos pueden ser causados por cortocircuitos parciales entre líneas adyacentes de diferentes potenciales
— Arcos de masa por defecto de aislamiento
Arco de la serie
Arco en serie, también conocido como arco dibujado. Los arcos en serie generalmente son causados por un contacto deficiente de los enchufes de los cables entre los componentes y una conexión deficiente entre los cables de cadena y las cajas de combinación o los inversores. Debido a la gran cantidad de enchufes en serie en la estación de energía fotovoltaica, hay 2000 pares de enchufes en una estación de energía fotovoltaica en la azotea de 1MW. Es difícil asegurar que todos los enchufes sean de buena calidad con tantos pares de enchufes. Estos peligros provocan un mal contacto y la formación de arcos de CC.
En la actualidad, algunos inversores integran la función de protección contra arcos, pero existen dos problemas principales con esta protección: primero, si hay una falla de arco en una cadena, todo el inversor se apagará y causará un gran daño. Pérdida de generación de energía; segundo, sin la función de ubicación de fallas de arco, el personal de operación y mantenimiento no puede encontrar la ubicación del arco a tiempo y con precisión, lo que esencialmente no es una solución. La única protección de restablecimiento técnico que pueden hacer es mantener el inversor en funcionamiento. Desde este punto de vista, la función de protección contra tiro de arco integrada en el inversor no puede resolver de manera realmente efectiva el problema de falla de tiro de arco.
Arco paralelo
Los arcos paralelos son causados principalmente por cortocircuitos de conductores positivos y negativos causados por daños en la línea o cortocircuitos entre cables de cadena. Cuando los cables de cadena se aprietan o desgastan mecánicamente, se formarán arcos entre los electrodos positivo y negativo, o entre diferentes cadenas, lo cual es una falla de arco paralelo. Hay otra situación que también puede dar lugar a arcos paralelos. Cuando los arcos en serie en el sistema no se tratan a tiempo, el calor de los arcos en serie quema el aislamiento de los cables y genera arcos paralelos.
Cuando se produce un arco paralelo entre los conductores principales de la matriz cuadrada del componente, dado que el arco puede obtener suficiente energía, es más difícil de extinguir, lo que provocará un accidente de incendio importante. El arco de falla en serie se puede extinguir desconectando el bus de CC o la cadena correspondiente del sistema fotovoltaico, pero el arco de falla en paralelo no se puede extinguir e incluso puede hacer que pase una corriente mayor a través de la ruta del arco, lo que hace que el arco sea más intenso.
En la actualidad, la función de protección de arco integrada en el inversor no puede detectar arcos paralelos y arcos de tierra, pero el poder destructivo de los arcos paralelos suele ser 10 veces mayor que el de los arcos en serie, y el peligro para la seguridad es aún mayor.
Arco de tierra
El envejecimiento y el daño de los componentes o el daño mecánico conducen a una descarga a tierra. Si los componentes se colocan planos sobre el techo de tejas de acero de color, habrá arcos de tierra o fugas. Este tipo de falla no es fácil de detectar, especialmente en días de lluvia. De momento, la solución es apagar el inversor y esperar a que el suelo se seque antes de ponerlo en marcha. Este método no puede eliminar eficazmente los peligros y aumentar el riesgo de descarga eléctrica personal.
DC alto voltaje
En una estación de energía fotovoltaica, los módulos fotovoltaicos están conectados en serie para formar un circuito de alto voltaje de CC, que generalmente alcanza alrededor de 1000V. Incluso cuando el sistema se apaga, todavía hay un alto voltaje de CC de aproximadamente 1000 voltios en la matriz del módulo fotovoltaico. Especialmente para las estaciones de energía fotovoltaica en la azotea, cuando ocurre un incendio en las estaciones y edificios de energía fotovoltaica, es difícil rescatar de manera segura; durante la operación y el mantenimiento de rutina de la central eléctrica o el mantenimiento de la propiedad, los operadores e inspectores también corren el riesgo de sufrir una descarga eléctrica.
Análisis de Riesgo de Escenario
Gobierno, escuela, hospital, azotea residencial
1. Control territorial. Es imposible usar drones para escanear componentes en busca de anomalías y no puede encontrar peligros a tiempo;
2. La población es densa. La matriz cuadrada de componentes tiene fugas, alto riesgo de descarga eléctrica para el personal;
3. El rescate es limitado. En caso de emergencia, como un incendio, el alto voltaje de la cadena no se puede apagar, lo que dificulta el rescate;
4. La influencia de la opinión pública. Si ocurre un accidente, la opinión pública tendrá un mayor impacto
Techo de tejas de acero de varios colores
1. Es difícil de inspeccionar. El techo de tejas de acero de color es inconveniente para inspeccionar, y el peligro de la seguridad del arco no se puede descubrir a tiempo;
2. El rescate es limitado. En caso de emergencia, como un incendio, el alto voltaje de la cadena no se puede apagar, lo que dificulta el rescate;
3. El techo es frágil. Y la chispa de arco de CC es fácil de quemar a través de la placa de acero de color y entrar en el espacio inferior, causando incendios y daños a la propiedad.
Carreteras, ríos y otras áreas.
1. Riesgos ambientales. Las chispas de arco esporádicas de las colillas de cigarrillos y los componentes pueden causar fácilmente que las malas hierbas se quemen debajo;
2. Difícil de inspeccionar. El área larga y estrecha es inconveniente para la inspección, la operación y el mantenimiento son difíciles y los peligros no se pueden encontrar a tiempo;
3. Difícil de rescatar. Lejos del área urbana, como incendios y otros accidentes, es difícil de rescatar;
4. Accidente secundario. Cuando el vehículo u otro accidente daña los componentes, el alto voltaje de la cadena no se puede apagar a tiempo, lo que probablemente cause un accidente secundario grave.
Leyes y reglamentos nacionales
Estados Unidos:
Según la última edición del documento National Electrical Code NEC2020:
Tome la distancia a la matriz fotovoltaica de 305 mm como límite, fuera del límite, dentro de los 30 segundos posteriores al inicio del dispositivo de activación, el voltaje cae por debajo de 30 V; Dentro del límite, se requiere tener un "sistema de control de peligros fotovoltaicos" o reducir el voltaje por debajo de 80 V dentro de los 30 segundos posteriores al inicio del dispositivo de activación.
Canadá:
De acuerdo con el Código Eléctrico Canadiense Edición 2021:
Cuando el voltaje del lado de CC del sistema fotovoltaico es superior a 80 V, se debe instalar un dispositivo de interrupción de falla de arco u otro equipo equivalente.
Cuando el sistema fotovoltaico se instala dentro o sobre el edificio, se debe instalar un dispositivo de apagado rápido. A 1 metro del módulo fotovoltaico, después de que se inicie el dispositivo de apagado rápido, se requiere reducir el voltaje por debajo de 30 V dentro de los 30 segundos.
Alemania:
Según la norma alemana VDE-AR-E 2100-712:
En el sistema fotovoltaico, si el inversor se apaga o falla la red, el voltaje de CC debe ser inferior a 120 V. Se menciona el uso de un dispositivo de apagado para llevar el voltaje del lado de CC por debajo de 120V.
Australia:
Según el apartado 4.3.3 de la última norma AS/NZS 5033:2021:
Cuando la tensión de CC es superior a 120 V CC, es necesario instalar un dispositivo de desconexión entre el módulo y el inversor.
Tailandia:
De acuerdo con la sección 4.3.13 del Código Eléctrico Tailandés-Instalaciones de suministro de energía solar en techos 2022:
Se requiere que la estación de energía fotovoltaica en la azotea esté equipada con un dispositivo de apagado rápido, y el límite es de 300 mm desde la matriz fotovoltaica. El voltaje dentro del rango límite se reduce a menos de 80 V dentro de los 30 segundos posteriores al inicio del dispositivo, y el voltaje fuera del rango límite se reduce a menos de 30 V.
BENY Yo-R&D Productos
Para tejados solares y seguridad contra incendios en edificios, BENY Los dispositivos de apagado rápido a nivel de cadena y a nivel de módulo controlan el voltaje de los paneles hasta cierto nivel seguro en microsegundos. Prevenir accidentes y mejorar la seguridad del sistema de energía solar. BENY Las soluciones de apagado rápido están diseñadas de acuerdo con el estándar CE, TUV, UL, cumplen con las leyes y regulaciones nacionales, como el Código Eléctrico de Tailandia, NEC2020. Como miembro de la alianza Sunspec, BENY desarrollar RSD de comunicación PLC para un cumplimiento más amplio con múltiples inversores de cadena. Echa un vistazo a los productos ahora.
Epílogo
La construcción de centrales fotovoltaicas está en pleno progreso y se ha conectado estrechamente con miles de hogares. Cómo asegurar la "seguridad" de las centrales fotovoltaicas está atrayendo gran atención de toda la industria. Para resolver este problema de manera efectiva, toda la industria debe trabajar en conjunto para encontrar soluciones innovadoras y mejorar constantemente los estándares y regulaciones relevantes, y luego implementar verdaderamente los requisitos relevantes en la construcción posterior de la central eléctrica.
Como importante infraestructura energética, el funcionamiento seguro, estable y eficiente de las centrales fotovoltaicas es una importante garantía para el desarrollo económico.
