簡婷

（安(an)科瑞電(dian)氣股份有(you)限(xian)公司  上海嘉定）

摘  要：國家雙(shuang)碳政(zheng)策下，光伏(fu)發(fa)電(dian)將(jiang)在未來能源結構中(zhong)承擔主力軍角色(se)，同(tong)時(shi)也將(jiang)進(jin)入一個蓬(peng)勃發(fa)展的(de)新時(shi)代。2021年，分(fen)布式光伏(fu)電(dian)站(zhan)新增容量超過(guo)集(ji)中(zhong)式電(dian)站(zhan)，標志著分(fen)布式光伏(fu)電(dian)站(zhan)進(jin)入大規模快速增長(chang)階段，但(dan)是，隨之而(er)來的(de)“安全(quan)問題"也越來越多，已經到了(le)迫切需要解決的(de)地步。

“安全"是(shi)一(yi)切(qie)產業的(de)命脈，是(shi)一(yi)票否(fou)決的(de)原(yuan)則性問題(ti)，光伏(fu)電(dian)(dian)站(zhan)安全運營也(ye)是(shi)電(dian)(dian)站(zhan)取得投資回報的(de)根基所(suo)在。隨著“整縣推進"項(xiang)目不斷落地(di)實施(shi)，大量(liang)、學校、醫院、居民屋(wu)(wu)頂以(yi)及加(jia)油(you)站(zhan)、各(ge)種料(liao)棚和工商業彩鋼瓦屋(wu)(wu)頂安裝光伏(fu)電(dian)(dian)站(zhan)；可再生(sheng)能源建筑政策也(ye)將推動BIPV（建筑光伏(fu)一(yi)體化）市場繁榮發(fa)展。一(yi)直以(yi)來，光伏(fu)電(dian)(dian)站(zhan)“防電(dian)(dian)弧"和“防火災"發(fa)生(sheng)是(shi)光伏(fu)電(dian)(dian)站(zhan)的(de)難點(dian)、屋(wu)(wu)頂電(dian)(dian)站(zhan)的(de)痛點(dian)、關(guan)注的(de)重(zhong)點(dian)、社會的焦點。

關鍵詞：光伏電站；故障(zhang)電弧(hu)；電氣火災(zai)

0 前言

      近年來，光伏電(dian)站(zhan)火(huo)災(zai)事故頻發，這不僅損(sun)失電(dian)站(zhan)財產、發電(dian)收益，嚴重時還(huan)會造成建筑(zhu)物(wu)損(sun)壞和人身傷害(hai)，甚(shen)至(zhi)蔓延到周邊環境，導致一系列次(ci)生(sheng)災(zai)害(hai)發生(sheng)。

      電(dian)(dian)弧產生(sheng)(sheng)是(shi)光伏電(dian)(dian)站中常見的故障現(xian)象，由(you)于接點脫落(luo)、器件老化、絕緣(yuan)破裂、接地(di)不良等情況都會產生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)弧。

1 電弧分析

1.1 串聯電弧

     串(chuan)(chuan)聯電(dian)弧(hu)(hu)，又稱為(wei)拉弧(hu)(hu)。串(chuan)(chuan)聯電(dian)弧(hu)(hu)通(tong)常由(you)組件間電(dian)纜(lan)插頭接(jie)觸不良、組串(chuan)(chuan)電(dian)纜(lan)與匯(hui)流(liu)箱或者逆(ni)變器(qi)的連接(jie)不牢靠等原因(yin)造成。

1.2 并聯電弧

     并(bing)聯(lian)電(dian)弧(hu)(hu)主要由線路破損引起的正負(fu)極性導體短接，或(huo)者組(zu)串(chuan)電(dian)纜(lan)之間短接引起的。當組(zu)串(chuan)電(dian)纜(lan)被機械擠壓或(huo)磨損時，在正負(fu)極之間，或(huo)者不(bu)同組(zu)串(chuan)之間就會(hui)產(chan)生(sheng)電(dian)弧(hu)(hu)放電(dian)，這就是(shi)并(bing)聯(lian)電(dian)弧(hu)(hu)故(gu)障(zhang)。還有(you)一種情況(kuang)也(ye)會(hui)導致并(bing)聯(lian)電(dian)弧(hu)(hu)，當系統(tong)出現串(chuan)聯(lian)電(dian)弧(hu)(hu)沒有(you)及時處理(li)時，串(chuan)聯(lian)電(dian)弧(hu)(hu)的熱量燒壞(huai)電(dian)纜(lan)絕緣層，也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)并(bing)聯(lian)電(dian)弧(hu)(hu)。

     當(dang)組(zu)件方陣主導體之(zhi)間發生并聯電(dian)弧(hu)，由于電(dian)弧(hu)能(neng)夠得到足夠能(neng)量，更(geng)加(jia)難以熄(xi)(xi)滅(mie)，將會造成重大火(huo)災事故。通(tong)過斷開光伏系統直流(liu)母(mu)線或相應組(zu)串(chuan)可(ke)(ke)以熄(xi)(xi)滅(mie)串(chuan)聯故障電(dian)弧(hu)，然而卻無法熄(xi)(xi)滅(mie)并聯故障電(dian)弧(hu)，甚至可(ke)(ke)能(neng)導致更(geng)大的電(dian)流(liu)通(tong)過電(dian)弧(hu)通(tong)路，使(shi)電(dian)弧(hu)燃燒更(geng)加(jia)劇(ju)烈。

     目前，逆(ni)變器(qi)中集成的(de)(de)電弧(hu)(hu)保護(hu)功能，不能檢測并聯(lian)(lian)電弧(hu)(hu)和接地電弧(hu)(hu)，但并聯(lian)(lian)電弧(hu)(hu)的(de)(de)破壞(huai)力往往是(shi)串(chuan)聯(lian)(lian)電弧(hu)(hu)的(de)(de)10倍，安全隱患更大。

1.3 接地電(dian)弧(hu)

     部件老(lao)化(hua)破損或機(ji)械損傷(shang)導(dao)致(zhi)對地放電(dian)，如果(guo)組件平鋪在彩鋼瓦(wa)屋頂上，將出(chu)現(xian)接(jie)(jie)地電(dian)弧(hu)或漏電(dian)情況。這種故障不易排查發現(xian)，尤其雨(yu)天更是常(chang)見，目前，解決方法為逆變器停機(ji)，等接(jie)(jie)地處干燥(zao)后再開機(ji)運(yun)行，這種方法并不能有效(xiao)排除隱患，同(tong)時增加人身觸(chu)電(dian)的(de)風險。

2 電弧相關(guan)標準及相關(guan)應用

     為了減少電(dian)(dian)氣火(huo)災的發生，特別是對末端負載的故(gu)(gu)障電(dian)(dian)弧(hu)(hu)進行檢測，我國針對故(gu)(gu)障電(dian)(dian)弧(hu)(hu)檢測出臺了一些列的標準和(he)政策。

    《故障電弧探測器(qi)》GB14287.4-2014

     由上述(shu)國(guo)標要求可知：故障電(dian)弧主要針對(dui)的是末端(duan)負載(zai)，負載(zai)功率(lv)在10KW以下。

    《火災(zai)自動(dong)報警系統設(she)計規范》GB50116-2013：

     9.1.6條文說明(ming) 電(dian)氣(qi)火災(zai)監控(kong)系統的設(she)置(zhi)不應(ying)影響供電(dian)系統的正常工作，不宜自(zi)動切斷供電(dian)電(dian)源。

     9.2.4條文說明 具有探(tan)測線路故障電弧功能的電氣火災監(jian)控探(tan)測器，其保護線路長度不宜大于100m

     12.4.6條(tiao)文說明 電氣線路應(ying)設(she)置電氣火災監控探(tan)測(ce)器，照(zhao)明線路上應(ying)設(she)置具有探(tan)測(ce)故障(zhang)電弧(hu)功(gong)能的電氣火災監控探(tan)測(ce)器。

     12.4.6條文(wen)說明 高(gao)度大于12m的(de)(de)空間場所較大的(de)(de)隱患就是(shi)電氣火(huo)災，因(yin)此(ci)設置電氣火(huo)災監控(kong)系統。照明線(xian)路故(gu)障(zhang)引(yin)起的(de)(de)火(huo)災占電氣火(huo)災的(de)(de)10％左右，此(ci)類建筑的(de)(de)頂部較高(gao)，發火(huo)災在不容易被發現(xian)，也沒法在其(qi)上面設置其(qi)他(ta)探(tan)測(ce)(ce)(ce)器(qi)，只有(you)設置具有(you)探(tan)測(ce)(ce)(ce)故(gu)障(zhang)電弧功能(neng)的(de)(de)電氣火(huo)災監控(kong)探(tan)測(ce)(ce)(ce)器(qi)，才能(neng)保證對照明線(xian)路故(gu)障(zhang)引(yin)起的(de)(de)火(huo)災的(de)(de)有(you)效(xiao)探(tan)測(ce)(ce)(ce)。

     由上述國標要求(qiu)可知：故障電弧主(zhu)要針對的是末(mo)端的照明回(hui)路(lu)，且檢測回(hui)路(lu)長度(du)不超過100米。

3. AAFD故障電弧(hu)探(tan)測(ce)器可對光(guang)伏(fu)電站(zhan)末(mo)端故障電弧(hu)進行有效監(jian)測(ce)

     為了解(jie)決光伏電(dian)站的(de)故障電(dian)弧(hu)問題(ti)，安科瑞研發的(de)AAFD系列的(de)故障電(dian)弧(hu)，可有效監控光伏電(dian)站末端用電(dian)回路的(de)故障電(dian)弧(hu)。

     AAFD系列故障電(dian)弧(hu)探測器對接入(ru)線路中的(de)故障電(dian)弧(hu)（包括故障并聯(lian)(lian)電(dian)弧(hu)、故障串(chuan)聯(lian)(lian)電(dian)弧(hu)）進(jin)行有效的(de)檢測，當檢測到線路中存在引起(qi)火災的(de)故障電(dian)弧(hu)時，可以進(jin)行現(xian)(xian)場的(de)聲光報警，并將(jiang)報警信息(xi)傳(chuan)輸給上端監控設備，以實現(xian)(xian)預(yu)警火災發生的(de)目的(de)。

     AAFD系列故障(zhang)電弧探(tan)測器適用于(yu)(yu)工業與民用建筑中10KW及其(qi)以(yi)(yi)下的電氣線(xian)路(lu)，其(qi)保護(hu)線(xian)路(lu)長度不宜大于(yu)(yu)100米。產(chan)品遵循國標(biao)GB 14287.4-2014，可適用于(yu)(yu)光伏電站末端、養老(lao)院、學(xue)校、商業建筑、賓(bin)館、工廠(chang)、庫房、圖(tu)書館、辦公(gong)室(shi)、家庭住(zhu)宅、以(yi)(yi)及娛樂場所等。

安科瑞一站式保護方案

     解決方案：

系統組網(wang)圖如下：

      故障電弧可(ke)以對(dui)接AcrelEMS企業微電網能效管理平臺(tai)，具備強大的數據接收、處(chu)理、存儲、訪(fang)問能力(li)，平臺(tai)融合了電力(li)監控(kong)、電能統(tong)計、電氣安全等(deng)功能，互聯互通，高效互動。

4 結束語

      我國(guo)光(guang)伏電(dian)(dian)(dian)站(zhan)建設正在(zai)如(ru)火如(ru)荼地進(jin)行(xing)中，已經走進(jin)千(qian)家萬戶與老(lao)百姓生(sheng)產生(sheng)活緊密相連(lian)，如(ru)何保(bao)障光(guang)伏電(dian)(dian)(dian)站(zhan)的“安全(quan)性(xing)"正在(zai)引起全(quan)行(xing)業的高度重視。隨(sui)著央國(guo)企電(dian)(dian)(dian)力集團布光(guang)伏產業，電(dian)(dian)(dian)站(zhan)運行(xing)中的安全(quan)問題(ti)更是提(ti)高到重中之重的位(wei)置(zhi)。要想有效解決這一問題(ti)，需要整個行(xing)業群(qun)策群(qun)力提(ti)出創新性(xing)解決方案，并且不斷(duan)完(wan)善相關標準和(he)法規，并在(zai)后續電(dian)(dian)(dian)站(zhan)建設中真正落實相關要求。

      2022年4月26日，中(zhong)央財經(jing)委(wei)員會(hui)第十一次會(hui)議，研究全面(mian)加強(qiang)基(ji)礎(chu)設(she)(she)施(shi)建設(she)(she)問題，提出構建現代(dai)化基(ji)礎(chu)設(she)(she)施(shi)體系，實現經(jing)濟效(xiao)益、社會(hui)效(xiao)益、生態效(xiao)益、安(an)全效(xiao)益相統一，服務(wu)國家重大(da)戰略，支持(chi)經(jing)濟社會(hui)發(fa)(fa)展(zhan)。光伏電(dian)站(zhan)作為(wei)重要(yao)的(de)能源基(ji)礎(chu)設(she)(she)施(shi)，安(an)全穩定(ding)高效(xiao)運行是經(jing)濟發(fa)(fa)展(zhan)的(de)重要(yao)保障(zhang)。

參考(kao)文獻

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[2].安科(ke)瑞電氣股份有(you)限(xian)公司產(chan)品(pin)選型手(shou)冊.2020.08

[3].GB50116-2014 建(jian)筑設計防火(huo)規范(fan)[S].

[4].GB14287.4-2014 故障電弧探(tan)測器[S].

作者(zhe)簡介：簡婷(ting)，女，本科，現就職(zhi)于安(an)科瑞電氣股份(fen)有限公司(si)，主要研(yan)究方向為建筑能耗監測系統。