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淺談故障電弧在分布式光伏電站的應用

更新時間:2024-03-20      點擊次數:286

0 前言

       近年來,光伏電站火災事故頻發(fā),這不僅損失電站財產、發(fā)電收益,嚴重時還會造成建筑物損壞和人身傷害,甚至蔓延到周邊環(huán)境,導致一系列次生災害發(fā)生。

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       電弧產生是光伏電站中常見的故障現象,由于接點脫落、器件老化、絕緣破裂、接地不良等情況都會產生電弧。

 

1 電弧分析

1.1 串聯電弧

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

1.2 并聯電弧

      并聯電弧主要由線路破損引起的正負極性導體短接,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產生電弧放電,這就是并聯電弧故障。還有一種情況也會導致并聯電弧,當系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,也會產生并聯電弧。

      當組件方陣主導體之間發(fā)生并聯電弧,由于電弧能夠得到足夠能量,更加難以熄滅,將會造成重大火災事故。通過斷開光伏系統直流母線或相應組串可以熄滅串聯故障電弧,然而卻無法熄滅并聯故障電弧,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,不能檢測并聯電弧和接地電弧,但并聯電弧的破壞力往往是串聯電弧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(fā)現,尤其雨天更是常見,目前,解決方法為逆變器停機,等接地處干燥后再開機運行,這種方法并不能有效排除隱患,同時增加人身觸電的風險。

2 電弧相關標準及相關應用

      為了減少電氣火災的發(fā)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臺了一些列的標準和政策。

     《故障電弧探測器GB14287.4-2014

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      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10KW以下。

     《火災自動報警系統設計規(guī)范GB50116-2013

      9.1.6條文說 電氣火災監(jiān)控系統的設置不應影響供電系統的正常工作,不宜自動切斷供電電源。

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

      12.4.6條文說 電氣線路應設置電氣火災監(jiān)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(jiān)控探測器。

      12.4.6條文說 高度大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(jiān)控系統。照明線路故障引起的火災占電氣火災10%左右,此類建筑的頂部較高,發(fā)火災在不容易被發(fā)現,也沒法在其上面設置其他探測器,只有設置具有探測故障電弧功能的電氣火災監(jiān)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(jiān)測

      為了解決光伏電站的故障電弧問題,安科瑞研發(fā)AAFD系列的故障電弧,可有效監(jiān)控光伏電站末端用電回路的故障電弧。

      AAFD系列故障電弧探測器對接入線路中的故障電?。òü收喜⒙撾娀 ⒐收洗撾娀。┻M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,并將報警信息傳輸給上端監(jiān)控設備,以實現預警火災發(fā)生的目的。

      AAFD系列故障電弧探測器適用于工業(yè)與民用建筑10KW及其以下的電氣線路,其保護線路長度不宜大100米。產品遵循國GB 14287.4-2014,可適用于光伏電站末端、養(yǎng)老院、學校、商業(yè)建筑、賓館、工廠、庫房、圖書館、辦公室、家庭住宅、以及娛樂場所等。

安科瑞一站式保護方案

      解決方案:

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系統組網圖如下:

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

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4 結束語

       我國光伏電站建設正在如火如荼地進行中,已經走進千家萬戶與老百姓生產生活緊密相連,如何保障光伏電站安全"正在引起全行業(yè)的高度重視。隨著央國企電力集團布局光伏產業(yè),電站運行中的安全問題更是提高到重中之重的位置。要想有效解決這一問題,需要整個行業(yè)群策群力提出創(chuàng)新性解決方案,并且不斷完善相關標準和法規(guī),并在后續(xù)電站建設中真正落實相關要求。

       2022426日,中央財經委員會第十一次會議,研究全面加強基礎設施建設問題,提出構建現代化基礎設施體系,實現經濟效益、社會效益、生態(tài)效益、安全效益相統一,服務國家重大戰(zhàn)略,支持經濟社會發(fā)展。光伏電站作為重要的能源基礎設施,安全穩(wěn)定高效運行是經濟發(fā)展的重要保障。

 

參考文獻

[1]..電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應[J].現代建筑電2010.6

[2].安科瑞電氣股份有限公司產品選型手.2020.08

[3].GB50116-2014 建筑設計防火規(guī)[S].

[4].GB14287.4-2014 故障電弧探測[S].

 


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