Nevarnost požarne varnosti
V preteklih letih, PV Pogosto so se dogajale požarne nesreče v elektrarnah, ki ne izgubijo le premoženja elektrarne in dohodka od proizvodnje električne energije, temveč povzročajo tudi škodo na zgradbah in osebne poškodbe ter se celo širijo v okoliško okolje, kar ima za posledico vrsto sekundarnih nesreč.
DC lok je najpogostejši pojav napake v PV elektrarna. Obloki se bodo pojavili zaradi izpada stika, staranja naprave, pretrganja izolacije in slabe ozemljitve. Poleg tega je škoda enosmernega loka veliko večja kot škoda izmeničnega loka, ker v enosmernem loku ni točke prečkanja ničle, ko se pojavi, bo še naprej gorel, težko ga je pogasiti in ga je zelo enostavno povzročijo požarne nesreče. Po statističnih podatkih je več kot polovica požarnih nesreč v fotonapetostnih elektrarnah posledica enosmernih lokov. Ko so specifikacije fotonapetostnih modulov večje, se moč in tok sistema na strani enosmernega toka povečata. Po Joulovem zakonu Q=I²Rt se tok podvoji, toplotni učinek točke kratkega stika pa se poveča 4-krat, močno se poveča tudi tveganje za nastanek požara.
Klasifikacija enosmernega loka
Za razliko od tradicionalnih električnih izdelkov ni integriranega ohišja PV moduli in njihovo ožičenje vsebujejo loke in iskre, ki jih povzročajo napake komponent in ožičenja, medtem ko veliko PV Inštalacije so sposobne delovati pri tipičnih enosmernih napetostih, ki vzdržujejo enosmerne loke.
Obstajajo tri glavne kategorije lokov PV instalacije:
— Serijske loke lahko povzroči napačno ožičenje ali prekinjeno serijsko ožičenje
— Vzporedne loke lahko povzročijo delni kratki stiki med sosednjimi progami različnih potencialov
— Ozemljitveni loki zaradi okvare izolacije
Serija Arc
Serijski lok, znan tudi kot narisan lok. Serijski loki običajno nastanejo zaradi slabega stika kabelskih vtičev med komponentami in slabe povezave med žičnimi kabli in kombiniranimi omaricami ali pretvorniki. Zaradi velikega števila serijskih vtičev v fotonapetostni elektrarni je 2000MW strešna fotonapetostna elektrarna 1 parov vtičev. Težko je zagotoviti, da so vsi vtiči kakovostni s toliko pari vtičev. Te nevarnosti vodijo v slab stik in nastanek enosmernih lokov.
Trenutno nekaj razsmernikov vključuje funkcijo zaščite pred oblokom, vendar obstajata dve veliki težavi s to zaščito: Prvič, če pride do napake obloka v enem nizu, se bo celoten pretvornik izklopil, kar bo povzročilo veliko škodo. Izguba proizvodnje električne energije; drugič, brez funkcije lokacije napake obloka osebje za upravljanje in vzdrževanje ne more pravočasno in natančno najti lokacije loka, kar v bistvu ni rešitev. Edina zaščita za tehnično ponastavitev, ki jo lahko naredijo, je, da pretvornik ostane vklopljen. S tega vidika v pretvornik vgrajena zaščitna funkcija vlečenja loka ne more zares učinkovito rešiti težave z vlečenjem loka.
Vzporedni lok
Vzporedni loki nastanejo predvsem zaradi kratkega stika pozitivnih in negativnih vodnikov zaradi poškodbe linije ali kratkega stika med kabli. Ko so kabli strun mehansko stisnjeni ali obrabljeni, bo prišlo do obloka med pozitivno in negativno elektrodo ali med različnimi strunami, kar je napaka vzporednega loka. Obstaja še ena situacija, ki lahko vodi tudi do vzporednih lokov. Če serijskih lokov v sistemu ne obravnavamo pravočasno, toplota serijskih lokov izgori izolacijo kablov in nastane vzporedne loke.
Ko se med glavnima prevodnikoma sestavnega kvadratnega niza pojavi vzporedni lok, ker lahko lok dobi dovolj energije, ga je težje pogasiti, kar bo povzročilo večjo požarno nesrečo. Zaporedni lok napake je mogoče pogasiti z odklopom enosmernega vodila ali ustreznega niza fotonapetostnega sistema, vendar vzporednega loka napake ni mogoče ugasniti in lahko celo povzroči, da večji tok preide skozi pot loka, zaradi česar je lok bolj intenziven.
Trenutno funkcija zaščite pred oblokom, ki je vgrajena v pretvornik, ne more zaznati vzporednih lokov in ozemljitvenih lokov, vendar je uničujoča moč vzporednih lokov pogosto 10-krat večja od serijskih lokov, varnostna nevarnost pa je še večja.
Talni lok
Staranje in poškodbe sestavnih delov ali mehanske poškodbe vodijo do izpusta v tleh. Če so komponente položene ravno na barvno streho iz jeklenih ploščic, bo prišlo do talnih lokov ali puščanja. Tovrstne napake ni lahko odkriti, zlasti v deževnih dneh. Trenutno je rešitev ugasniti pretvornik in počakati, da se tla posušijo, preden ga zaženete. Ta metoda ne more učinkovito odpraviti nevarnosti in povečati nevarnosti osebnega električnega udara.
DC visoka napetost
V fotonapetostni elektrarni so fotonapetostni moduli povezani zaporedno, da tvorijo visokonapetostno vezje DC, ki na splošno doseže približno 1000 V. Tudi ko je sistem izklopljen, je v matrici PV modula še vedno visoka napetost enosmernega toka približno 1000 voltov. Zlasti pri strešnih fotonapetostnih elektrarnah, ko pride do požara v fotonapetostnih elektrarnah in zgradbah, je težko varno rešiti; med rutinskim obratovanjem in vzdrževanjem elektrarne ali vzdrževanjem lastnine so operaterji in inšpektorji prav tako ogroženi zaradi električnega udara.
Analiza tveganja scenarija
Vlada, šola, bolnišnica, stanovanjska streha
1. Regionalni nadzor. Nemogoče je uporabiti brezpilotna letala za skeniranje komponent glede nenormalnosti in nevarnosti ni mogoče odkriti pravočasno;
2. Prebivalstvo je gosto. Kvadratni niz komponent ima puščanje, veliko tveganje električnega udara za osebje;
3. Reševanje je omejeno. V nujnih primerih, kot je požar, visoke napetosti strune ni mogoče izklopiti, kar ovira reševanje;
4. Vpliv javnega mnenja. Če pride do nesreče, bo javno mnenje imelo večji vpliv
Streha iz jeklenih ploščic različnih barv
1. Težko ga je pregledati. Streha barvne jeklene ploščice je neprijetna za pregled in nevarnosti varnosti obloka ni mogoče pravočasno odkriti;
2. Reševanje je omejeno. V nujnih primerih, kot je požar, visoke napetosti strune ni mogoče izklopiti, kar ovira reševanje;
3. Streha je krhka. In iskra enosmernega loka se zlahka zažge skozi barvno jekleno ploščico in vstopi v spodnji prostor, kar povzroči požar in materialno škodo
Avtoceste, reke in druga območja
1. Okoljska tveganja. Sporadične iskre iz cigaretnih ogorkov in komponent lahko zlahka povzročijo, da se plevel zažge spodaj;
2. Težko pregledati. Dolgo in ozko območje je neprijetno za pregled, upravljanje in vzdrževanje je težko, nevarnosti pa ni mogoče odkriti pravočasno;
3. Težko rešiti. Daleč od mestnega območja, kot so požari in druge nesreče, je težko rešiti;
4. Sekundarna nesreča. Ko vozilo ali druga nesreča poškoduje komponente, visoke napetosti strune ni mogoče pravočasno izklopiti, kar lahko povzroči resno sekundarno nesrečo.
Nacionalni zakoni in predpisi
ZDA:
Glede na najnovejšo izdajo dokumenta nacionalnega električnega kodeksa NEC2020:
Vzemite razdaljo do PV matrike 305 mm kot mejo, zunaj meje, znotraj 30 S po zagonu sprožilne naprave, napetost pade pod 30 V; Znotraj meje je potrebno imeti "PV sistem za nadzor nevarnosti" ali zmanjšati napetost pod 80V v 30S po zagonu prožilne naprave.
Kanada:
V skladu s kanadskim električnim kodeksom iz izdaje 2021:
Ko je enosmerna stranska napetost fotonapetostnega sistema večja od 80 V, je treba namestiti napravo za prekinitev obloka ali drugo enakovredno opremo.
Ko je fotonapetostni sistem nameščen v ali na stavbi, je treba namestiti napravo za hitro zaustavitev. 1 meter stran od PV modula, po zagonu naprave za hitro zaustavitev je potrebno zmanjšati napetost pod 30V v 30S.
Nemčija:
Po nemškem standardu VDE-AR-E 2100-712:
V fotonapetostnem sistemu, če je pretvornik izklopljen ali omrežje odpove, mora biti enosmerna napetost manjša od 120 V. Omenjena je uporaba izklopne naprave, da se napetost na strani DC zniža pod 120 V.
Avstralija:
V skladu z razdelkom 4.3.3 najnovejšega standarda AS/NZS 5033:2021:
Ko je enosmerna napetost večja od 120 Vd.c, je treba med modulom in pretvornikom namestiti ločilno napravo.
Tajska:
V skladu z razdelkom 4.3.13 Tajske električne kode – Solarne strešne napajalne instalacije 2022:
Zahteva se, da mora biti strešna fotonapetostna elektrarna opremljena z napravo za hitro zaustavitev, omejitev pa je 300 mm od fotonapetostne matrike. Napetost znotraj mejnega območja se v 80 sekundah po zagonu naprave zmanjša na pod 30V, napetost zunaj mejnega območja pa pod 30V.
BENY Samo-R&D Izdelki
Za požarno varnost solarnih streh in stavb, BENY Naprave za hitro zaustavitev nivoja nizov in modulov nadzorujejo napetost panelov na določeno varno raven v mikrosekundah. Preprečite nesreče in izboljšajte varnost sončnega sistema. BENY Rešitve za hitro zaustavitev so zasnovane v skladu s standardom CE, TUV, UL, skladne z nacionalnimi zakoni in predpisi, kot je tajski električni kodeks, NEC2020. Kot član zavezništva Sunspec, BENY razviti PLC komunikacijske RSD za širšo skladnost z več niznimi pretvorniki. Oglejte si izdelke zdaj.
Epilog
Gradnja fotonapetostnih elektrarn je v polnem teku in je tesno povezana s tisoči gospodinjstev. Kako zagotoviti, "varnost" fotonapetostnih elektrarn pritegne veliko pozornost celotne industrije. Za učinkovito reševanje tega problema mora celotna industrija sodelovati pri iskanju inovativnih rešitev in nenehno izboljševati ustrezne standarde in predpise, nato pa resnično izvajati ustrezne zahteve pri poznejši gradnji elektrarn.
Kot pomembna energetska infrastruktura je varno, stabilno in učinkovito delovanje fotonapetostnih elektrarn pomembno jamstvo za gospodarski razvoj.
