Risque d'incendie
Ces dernières années, PV Des incendies de centrales électriques se sont fréquemment produits, qui non seulement perdent la propriété de la centrale et les revenus de la production d'électricité, mais causent également des dommages aux bâtiments et des blessures, et se propagent même à l'environnement environnant, entraînant une série de catastrophes secondaires.
L'arc CC est le phénomène de défaut le plus courant dans PV centrale électrique. Des arcs se produiront en raison de la perte de contact, du vieillissement de l'appareil, de la rupture de l'isolation et d'une mauvaise mise à la terre. De plus, les dommages de l'arc CC sont bien plus importants que ceux de l'arc CA, car il n'y a pas de point de passage par zéro dans l'arc CC, une fois qu'il se produit, il continuera à brûler, il est difficile à éteindre et il est très facile de provoquer des incendies. Selon les statistiques, plus de la moitié des incendies dans les centrales photovoltaïques sont causés par des arcs CC. À mesure que les spécifications des modules PV augmentent, la puissance et le courant du système côté CC augmentent. Selon la loi de Joule Q=I²Rt, le courant double, et l'effet thermique du point de court-circuit est multiplié par 4, le risque de provoquer un incendie est également fortement augmenté.
Classification des arcs CC
Contrairement aux produits électriques traditionnels, il n'y a pas de boîtier intégré pour PV modules et leur câblage pour contenir les arcs et les étincelles causés par des défauts de composants et de câblage, alors que de nombreux PV les installations sont capables de fonctionner aux tensions CC typiques qui entretiennent les arcs CC.
Il existe trois grandes catégories d'arcs dans PV installations :
— Les arcs en série peuvent être causés par un câblage incorrect ou un câblage en série rompu
— Des arcs parallèles peuvent être causés par des courts-circuits partiels entre des lignes adjacentes de potentiels différents
— Arcs à la terre dus à un défaut d'isolement
Arc série
Arc série, également appelé arc dessiné. Les arcs en série sont généralement causés par un mauvais contact des fiches de câble entre les composants et une mauvaise connexion entre les câbles de chaîne et les boîtiers de combinaison ou les onduleurs. En raison du grand nombre de fiches en série dans la centrale photovoltaïque, il y a 2000 paires de fiches dans une centrale photovoltaïque sur le toit de 1 MW. Il est difficile de s'assurer que toutes les fiches sont de bonne qualité avec autant de paires de fiches. Ces risques conduisent à un mauvais contact et à la formation d'arcs CC.
À l'heure actuelle, quelques onduleurs intègrent la fonction de protection contre les arcs, mais il y a deux problèmes majeurs avec cette protection : Premièrement, s'il y a un défaut d'arc dans une chaîne, l'onduleur entier sera arrêté, causant de gros dégâts. Perte de production d'électricité ; deuxièmement, sans la fonction de localisation de défaut d'arc, le personnel d'exploitation et de maintenance ne peut pas trouver l'emplacement de l'arc à temps et avec précision, ce qui n'est essentiellement pas une solution. La seule protection technique contre la réinitialisation qu'ils peuvent faire est de maintenir l'onduleur en marche. De ce point de vue, la fonction de protection contre le tirage d'arc intégrée à l'onduleur ne peut pas vraiment résoudre efficacement le problème du défaut de tirage d'arc.
Arc parallèle
Les arcs parallèles sont principalement causés par un court-circuit des conducteurs positifs et négatifs causé par des dommages aux lignes ou par un court-circuit entre les câbles de chaîne. Lorsque les câbles de chaîne sont mécaniquement comprimés ou usés, un arc se produit entre les électrodes positive et négative, ou entre différentes chaînes, ce qui est un défaut d'arc parallèle. Il existe une autre situation qui peut également conduire à des arcs parallèles. Lorsque les arcs en série du système ne sont pas traités à temps, la chaleur des arcs en série brûle l'isolation des câbles et génère des arcs parallèles.
Lorsqu'un arc parallèle se produit entre les conducteurs principaux du réseau carré de composants, étant donné que l'arc peut obtenir suffisamment d'énergie, il est plus difficile à éteindre, ce qui provoquera un incendie majeur. L'arc de défaut en série peut être éteint en déconnectant le bus CC ou la chaîne correspondante du système PV, mais l'arc de défaut parallèle ne peut pas être éteint et peut même provoquer le passage d'un courant plus important à travers le trajet de l'arc, ce qui rend l'arc plus intense.
À l'heure actuelle, la fonction de protection contre les arcs intégrée à l'onduleur ne peut pas détecter les arcs parallèles et les arcs de terre, mais la puissance destructrice des arcs parallèles est souvent 10 fois supérieure à celle des arcs en série, et le risque pour la sécurité est encore plus grand.
Arc au sol
Le vieillissement et l'endommagement des composants ou les dommages mécaniques entraînent une décharge au sol. Si les composants sont posés à plat sur le toit en tuiles d'acier de couleur, il y aura des arcs de masse ou des fuites. Ce genre de défaut n'est pas facile à déceler, surtout les jours de pluie. Actuellement, la solution est d'arrêter l'onduleur et d'attendre que le sol sèche avant de le démarrer. Cette méthode ne peut pas éliminer efficacement les dangers et augmenter le risque de choc électrique personnel.
Haute tension CC
Dans une centrale photovoltaïque, les modules photovoltaïques sont connectés en série pour former un circuit haute tension continue, qui atteint généralement environ 1000V. Même lorsque le système est arrêté, il y a toujours une haute tension continue d'environ 1000 volts dans la matrice du module PV. En particulier pour les centrales photovoltaïques sur les toits, lorsqu'un incendie se déclare dans les centrales photovoltaïques et les bâtiments, il est difficile de secourir en toute sécurité ; lors de l'exploitation et de l'entretien de routine de la centrale électrique ou de l'entretien de la propriété, les opérateurs et les inspecteurs sont également exposés à un risque d'électrocution.
Analyse des risques du scénario
Gouvernement, école, hôpital, toit résidentiel
1. Contrôle régional. Il est impossible d'utiliser des drones pour analyser les composants à la recherche d'anomalies et ne peut pas détecter de danger à temps ;
2. La population est dense. Le réseau carré de composants présente des fuites, un risque élevé de choc électrique pour le personnel ;
3. Le sauvetage est limité. En cas d'urgence telle qu'un incendie, la haute tension de la chaîne ne peut pas être désactivée, ce qui entrave le sauvetage ;
4. L'influence de l'opinion publique. Si un accident se produit, l'opinion publique aura un plus grand impact
Toit en tuiles d'acier de différentes couleurs
1. Il est difficile à inspecter. Le toit en tuiles d'acier de couleur n'est pas pratique à inspecter et le risque de sécurité d'arc ne peut pas être découvert à temps;
2. Le sauvetage est limité. En cas d'urgence telle qu'un incendie, la haute tension de la chaîne ne peut pas être désactivée, ce qui entrave le sauvetage ;
3. Le toit est fragile. Et l'étincelle d'arc DC est facile à brûler à travers la tuile en acier de couleur et à pénétrer dans l'espace inférieur, provoquant un incendie et des dommages matériels.
Autoroutes, rivières et autres zones
1. Risques environnementaux. Les étincelles d'arc sporadiques des mégots de cigarettes et des composants peuvent facilement faire brûler les mauvaises herbes en dessous;
2. Difficile à inspecter. La zone longue et étroite est peu pratique pour l'inspection, le fonctionnement et l'entretien sont difficiles et les dangers ne peuvent pas être détectés à temps ;
3. Difficile à secourir. Loin de la zone urbaine, comme les incendies et autres accidents, il est difficile de secourir;
4. Accident secondaire. Lorsque le véhicule ou un autre accident endommage les composants, la haute tension de la chaîne ne peut pas être désactivée à temps, ce qui est susceptible de provoquer un grave accident secondaire.
Lois et réglementations nationales
ETATS-UNIS:
Selon la dernière édition du document National Electrical Code NEC2020 :
Prenez la distance à la matrice PV 305mm comme limite, en dehors de la limite, dans les 30S après le démarrage du dispositif de déclenchement, la tension chute en dessous de 30V ; Dans les limites, il est nécessaire d'avoir un "système de contrôle du danger PV", ou de réduire la tension en dessous de 80V dans les 30S après le démarrage du dispositif de déclenchement.
Canada:
Selon l'édition 2021 du Code canadien de l'électricité :
Lorsque la tension du côté CC du système PV est supérieure à 80 V, un dispositif d'interruption de défaut d'arc ou un autre équipement équivalent doit être installé.
Lorsque le système PV est installé dans ou sur le bâtiment, un dispositif d'arrêt rapide doit être installé. À 1 mètre du module PV, après le démarrage du dispositif d'arrêt rapide, il est nécessaire de réduire la tension en dessous de 30V en 30S.
Allemagne:
Selon la norme allemande VDE-AR-E 2100-712 :
Dans le système PV, si l'onduleur est éteint ou si le réseau tombe en panne, la tension CC doit être inférieure à 120 V. L'utilisation d'un dispositif d'arrêt est mentionnée pour amener la tension du côté continu en dessous de 120V.
Australie:
Selon la section 4.3.3 de la dernière norme AS/NZS 5033:2021 :
Lorsque la tension DC est supérieure à 120Vd.c, un dispositif de déconnexion doit être installé entre le module et l'onduleur.
Thaïlande:
Selon la section 4.3.13 du Thai Electrical Code-Solar Rooftop Power Supply Installations 2022 :
Il est nécessaire que la centrale photovoltaïque sur le toit soit équipée d'un dispositif d'arrêt rapide, et la limite est de 300 mm de la matrice photovoltaïque. La tension dans la plage limite est réduite à moins de 80 V dans les 30 secondes suivant le démarrage de l'appareil, et la tension en dehors de la plage limite est réduite à moins de 30 V.
BENY Auto-R&D Produits
Pour la sécurité incendie des toitures solaires et des bâtiments, BENY les dispositifs d'arrêt rapide au niveau de la chaîne et au niveau du module contrôlent la tension des panneaux jusqu'à un certain niveau de sécurité à la microseconde. Prévenir les accidents et améliorer la sécurité du système d'énergie solaire. BENY les solutions d'arrêt rapide sont conçues conformément aux normes CE, TUV, UL, conformes aux lois et réglementations nationales telles que le code électrique thaïlandais, NEC2020. En tant que membre de l'alliance Sunspec, BENY développer des RSD de communication PLC pour une conformité plus large avec plusieurs onduleurs de chaîne. Découvrez les produits maintenant.
Épilogue
La construction de centrales photovoltaïques est en plein essor et est étroitement liée à des milliers de ménages. Comment assurer la "sécurité" des centrales photovoltaïques attire l'attention de l'ensemble de l'industrie. Pour résoudre efficacement ce problème, l'ensemble de l'industrie doit travailler ensemble pour trouver des solutions innovantes et améliorer constamment les normes et réglementations pertinentes, puis mettre réellement en œuvre les exigences pertinentes dans la construction ultérieure des centrales électriques.
En tant qu'infrastructure énergétique importante, le fonctionnement sûr, stable et efficace des centrales photovoltaïques est une garantie importante pour le développement économique.
