Пожежна безпека
В останні роки, PV Пожежі на електростанціях трапляються часто, що не тільки втрачає майно електростанції та дохід від виробництва електроенергії, але й спричиняє пошкодження будівель та травмування людей і навіть поширюється на навколишнє середовище, що призводить до низки вторинних катастроф.
Дуга постійного струму є найбільш поширеним явищем несправності PV електростанція. Дуги виникатимуть через розрив контактів, старіння пристрою, розрив ізоляції та погане заземлення. Більше того, шкода від дуги постійного струму набагато більша, ніж від дуги змінного струму, тому що в дузі постійного струму немає точки перетину нуля, як тільки вона виникне, вона продовжуватиме горіти, її важко загасити, і її дуже легко погасити. спричинити пожежі. За статистикою, більше половини пожеж на фотоелектричних станціях спричинені дугою постійного струму. Оскільки технічні характеристики фотоелектричних модулів стають більшими, потужність і струм системи постійного струму збільшуються. Відповідно до закону Джоуля Q=I²Rt, струм подвоюється, а тепловий ефект точки короткого замикання збільшується в 4 рази, ризик виникнення пожежі також значно підвищується.
Класифікація дуги постійного струму
На відміну від традиційних електротехнічних виробів, тут немає вбудованого корпусу PV модулі та їх проводка містять дуги та іскри, викликані несправністю компонентів та проводки, тоді як багато PV Установки здатні працювати при типових напругах постійного струму, які підтримують дуги постійного струму.
Існує три основні категорії дуг PV установки:
— Послідовні дуги можуть бути викликані неправильною проводкою або зламаною послідовною проводкою
— Паралельні дуги можуть бути викликані частковими короткими замиканнями між сусідніми лініями різного потенціалу
— Дуги заземлення через пошкодження ізоляції
Серія Arc
Послідовна дуга, також відома як креслена дуга. Послідовні дуги зазвичай викликані поганим контактом кабельних штекерів між компонентами, а також поганим з'єднанням між струнними кабелями та сумарними коробками або інверторами. Через велику кількість серійних штекерів у фотоелектричній електростанції, на даху фотоелектричної станції потужністю 2000 МВт є 1 пар штекерів. Важко переконатися, що всі штепсельні вилки мають хорошу якість з такою кількістю пар штекерів. Ці небезпеки призводять до поганого контакту та утворення дуг постійного струму.
На даний момент кілька інверторів інтегрують функцію захисту від дуги, але є дві основні проблеми з цим захистом: По-перше, якщо в одному рядку є несправність дуги, весь інвертор вимкнеться, що спричинить велику шкоду. Втрата виробництва електроенергії; по-друге, без функції визначення місця несправності дуги обслуговуючий та обслуговуючий персонал не може вчасно і точно знайти місце розташування дуги, що по суті не є рішенням. Єдиний захист від технічного скидання, який вони можуть зробити, - це підтримувати інвертор в працездатності. З цієї точки зору інтегрована в інвертор функція захисту від креслення дуги не може дійсно ефективно вирішити проблему несправності креслення дуги.
Паралельна дуга
Паралельні дуги в основному викликані коротким замиканням позитивних і негативних провідників, викликаним пошкодженням лінії, або коротким замиканням між струнними кабелями. Коли струнні кабелі механічно стиснуті або зношені, між позитивним і негативним електродами або між різними струнами виникне дуга, що є паралельною дугою. Є й інша ситуація, яка також може призвести до паралельних дуг. Коли послідовні дуги в системі вчасно не усунені, тепло послідовних дуг вигорає ізоляцію кабелів і створює паралельні дуги.
Коли між основними провідниками складової квадратної решітки виникає паралельна дуга, оскільки дуга може отримати достатньо енергії, її важче загасити, що призведе до серйозної пожежі. Послідовну дугу замикання можна погасити, від’єднавши шину постійного струму або відповідну ланцюг фотоелектричної системи, але дугу паралельного замикання не можна погасити, і вона навіть може призвести до проходження більшого струму через шлях дуги, що робить дугу більш інтенсивною.
Наразі функція захисту від дуги, інтегрована в інвертор, не може виявити паралельні дуги та дуги заземлення, але руйнівна сила паралельних дуг часто в 10 разів перевищує послідовну дугу, а небезпека ще більша.
Наземна дуга
Старіння та пошкодження компонентів або механічні пошкодження призводять до розряду землі. Якщо компоненти покладені пласко на дах із кольорової сталевої черепиці, виникнуть дуги або протікання. Таку несправність виявити непросто, особливо в дощові дні. Наразі рішення полягає в тому, щоб вимкнути інвертор і почекати, поки земля висохне, перш ніж запускати його. Цей метод не може ефективно усунути небезпеку та збільшити ризик ураження електричним струмом.
Висока напруга постійного струму
На фотоелектричній електростанції фотоелектричні модулі з’єднані послідовно, щоб утворити ланцюг високої напруги постійного струму, який зазвичай досягає близько 1000 В. Навіть коли система вимкнена, у матриці фотоелектричного модуля залишається висока напруга постійного струму близько 1000 вольт. Особливо для фотоелектричних станцій на дахах, коли пожежа виникає на фотоелектричних станціях і будівлях, важко безпечно врятувати; під час звичайної експлуатації та технічного обслуговування електростанції або технічного обслуговування майна оператори та інспектори також піддаються ризику ураження електричним струмом.
Сценарний аналіз ризику
Уряд, школа, лікарня, житловий дах
1. Регіональний контроль. Неможливо використовувати дрони для сканування компонентів на наявність відхилень, і не можна вчасно знайти небезпеку;
2. Населення щільне. Компонент квадратного масиву має витік, високий ризик ураження електричним струмом для персоналу;
3. Порятунок обмежений. У разі надзвичайної ситуації, наприклад пожежі, високу напругу струни не можна відключити, що заважає рятуванню;
4. Вплив громадської думки. Якщо станеться аварія, громадська думка матиме більший вплив
Дах із сталевої черепиці різного кольору
1. Його важко оглянути. Кольорову сталеву черепичну покрівлю незручно оглядати, а небезпеку дугового захисту неможливо вчасно виявити;
2. Порятунок обмежений. У разі надзвичайної ситуації, наприклад пожежі, високу напругу струни не можна відключити, що заважає рятуванню;
3. Дах крихкий. І іскра дуги постійного струму легко пропалити кольорову сталеву плитку та потрапити в нижній простір, викликаючи пожежу та пошкодження майна
Автомагістралі, річки та інші території
1. Екологічні ризики. Спорадичні іскри від недопалків та компонентів можуть легко спричинити горіння бур’янів внизу;
2. Складно оглядати. Довга і вузька зона незручна для огляду, експлуатація та обслуговування важкі, а небезпеки неможливо вчасно виявити;
3. Важко врятувати. Далеко від міської території, наприклад, пожежі та інших нещасних випадків, важко врятувати;
4. Вторинна аварія. Коли транспортний засіб або інша аварія пошкоджує компоненти, висока напруга струни не може бути вчасно відключена, що може призвести до серйозної вторинної аварії.
Національні закони та нормативні акти
США:
Згідно з останньою редакцією документа Національного електричного кодексу NEC2020:
Прийміть за межу відстань до матриці фотоелементів 305 мм, поза межею, протягом 30 с після запуску тригерного пристрою напруга падає нижче 30 В; У межах кордону необхідно мати «систему контролю небезпеки фотоелектричних батарей» або знизити напругу нижче 80 В протягом 30 с після запуску пускового пристрою.
Канада:
Відповідно до Канадського електричного кодексу 2021 року:
Коли напруга постійної сторони фотоелектричної системи перевищує 80 В, слід встановити пристрій відключення дуги або інше еквівалентне обладнання.
Коли фотоелектрична система встановлена в будівлі або на ній, слід встановити пристрій швидкого відключення. На відстані 1 метра від фотоелектричного модуля після запуску пристрою швидкого відключення необхідно знизити напругу нижче 30 В протягом 30 с.
Німеччина:
Відповідно до німецького стандарту VDE-AR-E 2100-712:
У системі PV, якщо інвертор вимкнено або мережа виходить з ладу, напруга постійного струму має бути менше 120 В. Згадується використання пристрою відключення для зниження напруги на стороні постійного струму нижче 120 В.
Австралія:
Відповідно до розділу 4.3.3 останнього стандарту AS/NZS 5033:2021:
Якщо напруга постійного струму перевищує 120 В постійного струму, між модулем та інвертором необхідно встановити роз’єднувальний пристрій.
Таїланд:
Відповідно до розділу 4.3.13 Таїландського електричного кодексу – встановлення сонячного джерела живлення на даху 2022 року:
Вимагається, щоб фотоелектрична станція на даху була обладнана пристроєм швидкого відключення, а обмеження становить 300 мм від фотоелектричної матриці. Напруга в межах граничного діапазону знижується до нижче 80 В протягом 30 секунд після запуску пристрою, а напруга за межами діапазону знижується до нижче 30 В.
BENY Само-R&D Продукти
Для сонячної пожежної безпеки на даху та будівлі, BENY Пристрої швидкого відключення струнного та модульного рівня контролюють напругу панелей до певного безпечного рівня за мікросекунду. Запобігання аварій та підвищення безпеки сонячної енергетичної системи. BENY Рішення для швидкого відключення розроблені відповідно до стандартів CE, TUV, UL і відповідають національним законам і нормам, таким як електричний кодекс Тайланду, NEC2020. Як член альянсу Sunspec, BENY розробити ПЛК зв'язку RSD для більшої відповідності з кількома струнними інверторами. Перевірте продукти зараз.
Епілог
Будівництво фотоелектричних станцій ведеться повним ходом, і воно тісно пов’язане з тисячами домогосподарств. Як забезпечити «безпека» фотоелектричних станцій привертає велику увагу з боку всієї галузі. Щоб ефективно вирішити цю проблему, вся галузь повинна працювати разом, щоб знайти інноваційні рішення, постійно вдосконалювати відповідні стандарти та правила, а потім справді впроваджувати відповідні вимоги при подальшому будівництві електростанції.
Як важлива енергетична інфраструктура, безпечна, стабільна та ефективна робота фотоелектричних станцій є важливою гарантією економічного розвитку.
