Pericol de siguranță la incendiu
In ultimii ani, PV Au avut loc frecvent accidente de incendiu în centralele electrice, care nu numai că pierd proprietățile centralei electrice și veniturile din generarea de energie, dar provoacă, de asemenea, daune clădirilor și vătămări corporale și chiar se răspândesc în mediul înconjurător, ducând la o serie de dezastre secundare.
Arcul de curent continuu este cel mai frecvent fenomen de defecțiune în PV centrala electrica. Arcurile vor apărea din cauza întreruperii contactului, a îmbătrânirii dispozitivului, a rupturii izolației și a împământului defectuos. În plus, daunele arcului de curent continuu sunt mult mai mari decât cele ale arcului de curent alternativ, deoarece nu există un punct de trecere cu zero în arcul de curent continuu, odată ce apare, va continua să ardă, este dificil de stins și este foarte ușor de provoca accidente de incendiu. Potrivit statisticilor, mai mult de jumătate din accidentele de incendiu din centralele fotovoltaice sunt cauzate de arcurile de curent continuu. Pe măsură ce specificațiile modulelor fotovoltaice devin mai mari, puterea și curentul sistemului lateral DC cresc. Conform legii lui Joule Q=I²Rt, curentul se dublează, iar efectul termic al punctului de scurtcircuit crește de 4 ori, riscul de a provoca un incendiu este de asemenea mult crescut.
Clasificarea arcului DC
Spre deosebire de produsele electrice tradiționale, nu există o carcasă integrală pentru PV modulele și cablajul acestora să conțină arcuri și scântei cauzate de defecțiuni ale componentelor și cablajului, în timp ce multe PV instalațiile sunt capabile să funcționeze la tensiunile de curent continuu tipice care susțin arcurile de curent continuu.
Există trei categorii principale de arcuri în PV instalatii:
— Arcurile în serie pot fi cauzate de cablaje incorecte sau cablaje în serie întrerupte
— Arcurile paralele pot fi cauzate de scurtcircuite parțiale între liniile adiacente cu potențiale diferite
— Arcuri de împământare din cauza defectului de izolație
Seria Arc
Arc de serie, cunoscut și sub denumirea de arc desenat. Arcurile în serie sunt de obicei cauzate de un contact slab al mufelor de cablu între componente și de o conexiune slabă între cablurile șir și cutiile combinatoare sau invertoare. Datorită numărului mare de prize de serie din centrala fotovoltaică, există 2000 de perechi de prize într-o stație fotovoltaică de 1 MW pe acoperiș. Este dificil să ne asigurăm că toate prizele sunt de bună calitate cu atâtea perechi de prize. Aceste pericole duc la un contact slab și la formarea de arc de curent continuu.
În prezent, câteva invertoare integrează funcția de protecție împotriva arcului, dar există două probleme majore cu această protecție: În primul rând, dacă există o defecțiune a arcului într-un șir, întregul invertor va fi oprit, provocând daune mari. Pierderea energiei electrice; în al doilea rând, fără funcția de localizare a defecțiunii arcului, personalul de operare și întreținere nu poate găsi locația arcului la timp și cu precizie, ceea ce în esență nu este o soluție. Singura protecție de resetare tehnică pe care o pot face este să mențină invertorul în funcțiune. Din acest punct de vedere, funcția de protecție împotriva tragerii arcului integrată în invertor nu poate rezolva efectiv problema defecțiunii tragerii arcului.
Arc paralel
Arcurile paralele sunt cauzate în principal de scurtcircuitarea conductoarelor pozitive și negative cauzate de deteriorarea liniei sau de scurtcircuitarea între cablurile șirului. Când cablurile șirului sunt strânse sau uzate mecanic, se va produce arc electric între electrozii pozitivi și negativi sau între diferite șiruri, ceea ce este o defecțiune a arcului paralel. Există o altă situație care poate duce și la arcuri paralele. Când arcurile în serie din sistem nu sunt tratate în timp, căldura arcurilor în serie arde izolația cablurilor și generează arcuri paralele.
Când apare un arc paralel între conductoarele principale ale matricei pătrate componente, deoarece arcul poate obține suficientă energie, este mai dificil de stins, ceea ce va provoca un accident major de incendiu. Arcul de defect în serie poate fi stins prin deconectarea magistralei DC sau a șirului corespunzător al sistemului PV, dar arcul de defect paralel nu poate fi stins și poate chiar provoca trecerea unui curent mai mare prin calea arcului, făcând arcul mai intens.
În prezent, funcția de protecție a arcului integrată în invertor nu poate detecta arcurile paralele și arcurile de pământ, dar puterea distructivă a arcurilor paralele este adesea de 10 ori mai mare decât a arcurilor în serie, iar pericolul de siguranță este și mai mare.
Arc de sol
Îmbătrânirea și deteriorarea componentelor sau deteriorarea mecanică duc la descărcarea la pământ. Dacă componentele sunt așezate plat pe acoperișul din țiglă de oțel colorat, vor exista arcuri de pământ sau scurgeri. Acest tip de defecțiune nu este ușor de descoperit, mai ales în zilele ploioase. În prezent, soluția este să opriți invertorul și să așteptați ca pământul să se usuce înainte de a-l porni. Această metodă nu poate elimina în mod eficient pericolele și nu poate crește riscul de șoc electric personal.
DC înaltă tensiune
Într-o centrală fotovoltaică, modulele fotovoltaice sunt conectate în serie pentru a forma un circuit de înaltă tensiune DC, care ajunge în general la aproximativ 1000V. Chiar și atunci când sistemul este oprit, există încă o tensiune înaltă de curent continuu de aproximativ 1000 de volți în matricea modulului fotovoltaic. În special pentru centralele fotovoltaice de pe acoperiș, atunci când are loc un incendiu în stațiile și clădirile fotovoltaice, este dificil să salvați în siguranță; în timpul funcționării și întreținerii de rutină a centralei electrice sau întreținerii proprietății, operatorii și inspectorii sunt, de asemenea, expuși riscului de electrocutare.
Analiza riscului de scenariu
Guvern, școală, spital, acoperiș rezidențial
1. Control regional. Este imposibil să folosiți drone pentru a scana componentele pentru anomalii și nu puteți găsi pericolul la timp;
2. Populația este densă. Matricea pătrată a componentelor are scurgeri, risc ridicat de șoc electric pentru personal;
3. Salvarea este limitată. În caz de urgență precum incendiul, tensiunea înaltă a șirului nu poate fi oprită, împiedicând salvarea;
4. Influența opiniei publice. Dacă are loc un accident, opinia publică va avea un impact mai mare
Acoperiș din țiglă de oțel de diferite culori
1. Este greu de inspectat. Acoperișul din țiglă de oțel de culoare este incomod de inspectat, iar pericolul siguranței arcului nu poate fi descoperit la timp;
2. Salvarea este limitată. În caz de urgență precum incendiul, tensiunea înaltă a șirului nu poate fi oprită, împiedicând salvarea;
3. Acoperișul este fragil. Și scânteia arcului de curent continuu este ușor de ars prin țigla de oțel colorată și de a intra în spațiul inferior, provocând incendiu și daune materiale
Autostrăzi, râuri și alte zone
1. Riscuri de mediu. Scânteile sporadice de arc de la mucuri și componente de țigară pot provoca cu ușurință arderea buruienilor dedesubt;
2. Greu de inspectat. Zona lungă și îngustă este incomodă pentru inspecție, operarea și întreținerea sunt dificile, iar pericolele nu pot fi găsite la timp;
3. Greu de salvat. Departe de zona urbană, cum ar fi incendiul și alte accidente, este dificil de salvat;
4. Accident secundar. Când vehiculul sau alt accident deteriorează componentele, tensiunea înaltă a șirului nu poate fi oprită la timp, ceea ce poate provoca un accident secundar grav.
Legile și reglementările naționale
Statele Unite ale Americii:
Conform celei mai recente ediții a documentului Codului electric național NEC2020:
Luați distanța până la matricea fotovoltaică 305mm ca limită, în afara limitei, în 30S după pornirea dispozitivului de declanșare, tensiunea scade sub 30V; În interiorul limitei, este necesar să existe un „sistem de control al pericolului PV” sau să reducă tensiunea la sub 80V în 30S după pornirea dispozitivului de declanșare.
Canada:
Conform Codului electric canadian Ediția 2021:
Când tensiunea pe partea de curent continuu a sistemului fotovoltaic este mai mare de 80 V, trebuie instalat un dispozitiv de întrerupere a defecțiunii arcului electric sau alt echipament echivalent.
Când sistemul fotovoltaic este instalat în sau pe clădire, trebuie instalat un dispozitiv de oprire rapidă. La 1 metru de modulul fotovoltaic, după ce dispozitivul de oprire rapidă este pornit, este necesar să se reducă tensiunea la sub 30V în 30S.
Germania:
Conform standardului german VDE-AR-E 2100-712:
În sistemul fotovoltaic, dacă invertorul este oprit sau rețeaua eșuează, tensiunea DC trebuie să fie mai mică de 120V. Utilizarea unui dispozitiv de oprire este menționată pentru a aduce tensiunea laterală DC sub 120V.
Australia:
Conform secțiunii 4.3.3 a celui mai recent standard AS/NZS 5033:2021:
Când tensiunea DC este mai mare de 120Vd.c, trebuie instalat un dispozitiv de deconectare între modul și invertor.
Tailanda:
Conform secțiunii 4.3.13 din Codul electric thailandez - Instalații de alimentare cu energie solară pe acoperiș 2022:
Este necesar ca centrala fotovoltaica de pe acoperis sa fie echipata cu un dispozitiv de oprire rapida, iar limita este de 300 mm de la matricea fotovoltaica. Tensiunea din intervalul limită este redusă la sub 80V în 30 de secunde de la pornirea dispozitivului, iar tensiunea din afara domeniului limită este redusă la sub 30V.
BENY De sine-R&D Produse
Pentru acoperișul solar și siguranța la incendiu a clădirilor, BENY Dispozitivele de oprire rapidă la nivel de șir și la nivel de modul controlează tensiunea panourilor până la un anumit nivel de siguranță la microsecunde. Preveniți accidentele și îmbunătățiți siguranța sistemului de energie solară. BENY Soluțiile de oprire rapidă sunt proiectate în conformitate cu standardele CE, TUV, UL, în conformitate cu legile și reglementările naționale, cum ar fi Codul electric thailandez, NEC2020. În calitate de membru al alianței Sunspec, BENY dezvoltați RSD-uri de comunicație PLC pentru o conformitate mai largă cu invertoarele cu mai multe șiruri. Verificați acum produsele.
Epilog
Construcția centralelor fotovoltaice este în plin progres și are o legătură strânsă cu mii de gospodării. Cum se asigură "Siguranță" a centralelor fotovoltaice atrage o mare atenție din partea întregii industrii. Pentru a rezolva eficient această problemă, întreaga industrie trebuie să colaboreze pentru a veni cu soluții inovatoare și pentru a îmbunătăți constant standardele și reglementările relevante, apoi să implementeze cu adevărat cerințele relevante în construcția ulterioară a centralei electrice.
Ca infrastructură energetică importantă, funcționarea sigură, stabilă și eficientă a centralelor fotovoltaice este o garanție importantă pentru dezvoltarea economică.
