故障電弧在分布式光伏電站的應用

簡婷

（开云体育手机下载教程  上海嘉定）

摘  要：國家雙碳政策下，光伏發電將在未來能源結構中承擔主力軍(jun) 角色，同時也將進入一個(ge) 蓬勃發展的新時代。2021年，分布式光伏電站新增容量超過集中式電站，標誌著分布式光伏電站進入大規模快速增長階段，但是，隨之而來的“安全問題"也越來越多，已經到了迫切需要解決(jue) 的地步。

“安全"是一切產(chan) 業(ye) 的命脈，是一票否決(jue) 的原則性問題，光伏電站安全運營也是電站取得投資回報的根基所在。隨著“整縣推進"項目不斷落地實施，大量、學校、醫院、居民屋頂以及加油站、各種料棚和工商業(ye) 彩鋼瓦屋頂安裝光伏電站；可再生能源建築政策也將推動BIPV（建築光伏一體(ti) 化）市場繁榮發展。一直以來，光伏電站“防電弧"和“防火災"發生是光伏電站的難點、屋頂電站的痛點、關(guan) 注的重點、社會(hui) 的焦點。

關(guan) 鍵詞：光伏電站；故障電弧；電氣火災

0 前言

      近年來，光伏電站火災事故頻發，這不僅(jin) 損失電站財產(chan) 、發電收益，嚴(yan) 重時還會(hui) 造成建築物損壞和人身傷(shang) 害，甚至蔓延到周邊環境，導致一係列次生災害發生。

      電弧產(chan) 生是光伏電站中常見的故障現象，由於(yu) 接點脫落、器件老化、絕緣破裂、接地不良等情況都會(hui) 產(chan) 生電弧。

1 電弧分析

1.1 串聯電弧

     串聯電弧，又稱為(wei) 拉弧。串聯電弧通常由組件間電纜插頭接觸不良、組串電纜與(yu) 匯流箱或者逆變器的連接不牢靠等原因造成。

1.2 並聯電弧

     並聯電弧主要由線路破損引起的正負極性導體(ti) 短接，或者組串電纜之間短接引起的。當組串電纜被機械擠壓或磨損時，在正負極之間，或者不同組串之間就會(hui) 產(chan) 生電弧放電，這就是並聯電弧故障。還有一種情況也會(hui) 導致並聯電弧，當係統出現串聯電弧沒有及時處理時，串聯電弧的熱量燒壞電纜絕緣層，也會(hui) 產(chan) 生並聯電弧。

     當組件方陣主導體(ti) 之間發生並聯電弧，由於(yu) 電弧能夠得到足夠能量，更加難以熄滅，將會(hui) 造成重大火災事故。通過斷開光伏係統直流母線或相應組串可以熄滅串聯故障電弧，然而卻無法熄滅並聯故障電弧，甚至可能導致更大的電流通過電弧通路，使電弧燃燒更加劇烈。

     目前，逆變器中集成的電弧保護功能，不能檢測並聯電弧和接地電弧，但並聯電弧的破壞力往往是串聯電弧的10倍，安全隱患更大。

1.3 接地電弧

     部件老化破損或機械損傷(shang) 導致對地放電，如果組件平鋪在彩鋼瓦屋頂上，將出現接地電弧或漏電情況。這種故障不易排查發現，尤其雨天更是常見，目前，解決(jue) 方法為(wei) 逆變器停機，等接地處幹燥後再開機運行，這種方法並不能有效排除隱患，同時增加人身觸電的風險。

2 電弧相關(guan) 標準及相關(guan) 應用

     為(wei) 了減少電氣火災的發生，特別是對末端負載的故障電弧進行檢測，我國針對故障電弧檢測出台了一些列的標準和政策。

    《故障電弧探測器》GB14287.4-2014

     由上述國標要求可知：故障電弧主要針對的是末端負載，負載功率在10KW以下。

    《火災自動報警係統設計規範》GB50116-2013：

     9.1.6條文說明 電氣火災監控係統的設置不應影響供電係統的正常工作，不宜自動切斷供電電源。

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

     12.4.6條文說明 電氣線路應設置電氣火災監控探測器，照明線路上應設置具有探測故障電弧功能的電氣火災監控探測器。

     12.4.6條文說明 高度大於(yu) 12m的空間場所較大的隱患就是電氣火災，因此設置電氣火災監控係統。照明線路故障引起的火災占電氣火災的10％左右，此類建築的頂部較高，發火災在不容易被發現，也沒法在其上麵設置其他探測器，隻有設置具有探測故障電弧功能的電氣火災監控探測器，才能保證對照明線路故障引起的火災的有效探測。

     由上述國標要求可知：故障電弧主要針對的是末端的照明回路，且檢測回路長度不超過100米。

3. AAFD故障電弧探測器可對光伏電站末端故障電弧進行有效監測

     為(wei) 了解決(jue) 光伏電站的故障電弧問題，安科瑞研發的AAFD係列的故障電弧，可有效監控光伏電站末端用電回路的故障電弧。

     AAFD係列故障電弧探測器對接入線路中的故障電弧（包括故障並聯電弧、故障串聯電弧）進行有效的檢測，當檢測到線路中存在引起火災的故障電弧時，可以進行現場的聲光報警，並將報警信息傳(chuan) 輸給上端監控設備，以實現預警火災發生的目的。

     AAFD係列故障電弧探測器適用於(yu) 工業(ye) 與(yu) 民用建築中10KW及其以下的電氣線路，其保護線路長度不宜大於(yu) 100米。產(chan) 品遵循國標GB 14287.4-2014，可適用於(yu) 光伏電站末端、養(yang) 老院、學校、商業(ye) 建築、賓館、工廠、庫房、圖書(shu) 館、辦公室、家庭住宅、以及娛樂(le) 場所等。

安科瑞一站式保護方案

     解決(jue) 方案：

係統組網圖如下：

      故障電弧可以對接AcrelEMS企業(ye) 微電網能效管理平台，具備強大的數據接收、處理、存儲(chu) 、訪問能力，平台融合了電力監控、電能統計、電氣安全等功能，互聯互通，高效互動。

4 結束語

      我國光伏電站建設正在如火如荼地進行中，已經走進千家萬(wan) 戶與(yu) 老百姓生產(chan) 生活緊密相連，如何保障光伏電站的“安全性"正在引起全行業(ye) 的高度重視。隨著央國企電力集團布光伏產(chan) 業(ye) ，電站運行中的安全問題更是提高到重中之重的位置。要想有效解決(jue) 這一問題，需要整個(ge) 行業(ye) 群策群力提出創新性解決(jue) 方案，並且不斷完善相關(guan) 標準和法規，並在後續電站建設中真正落實相關(guan) 要求。

      2022年4月26日，中央財經委員會(hui) 第十一次會(hui) 議，研究全麵加強基礎設施建設問題，提出構建現代化基礎設施體(ti) 係，實現經濟效益、社會(hui) 效益、生態效益、安全效益相統一，服務國家重大戰略，支持經濟社會(hui) 發展。光伏電站作為(wei) 重要的能源基礎設施，安全穩定高效運行是經濟發展的重要保障。

參考文獻

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[2].开云体育手机下载教程產(chan) 品選型手冊(ce) .2020.08

[3].GB50116-2014 建築設計防火規範[S].

[4].GB14287.4-2014 故障電弧探測器[S].

作者簡介：簡婷，女，本科，現就職於(yu) 开云体育手机下载教程，主要研究方向為(wei) 建築能耗監測係統。