Опасност од пожара
Последњих година често се дешавају пожари у фотонапонским електранама, који не само да губе имовину електране и приходе од производње електричне енергије, већ и узрокују оштећења зграда и личне повреде, па чак и шире на околину, што је резултирало низом секундарних катастрофа. .
ДЦ лук је најчешћи феномен квара у ПВ електранама. Лукови ће се појавити због прекида контакта, старења уређаја, пуцања изолације и лошег уземљења. Штавише, штета од ДЦ лука је далеко већа него од АЦ лука, јер у ДЦ луку нема тачке укрштања нуле, када се једном догоди, наставиће да гори, тешко га је угасити и врло је лако изазвати пожарне незгоде. Према статистикама, више од половине пожара у фотонапонским електранама узроковано је једносмерним луковима. Како спецификације фотонапонских модула постају веће, снага и струја ДЦ система се повећавају. Према Џоуловом закону К=И²Рт, струја се удвостручује, а топлотни ефекат тачке кратког споја се повећава 4 пута, ризик од изазивања пожара је такође значајно повећан.
Класификација ДЦ лука
За разлику од традиционалних електричних производа, не постоји интегрално кућиште за ПВ модуле и њихово ожичење које би садржало лукове и варнице узроковане грешкама компоненти и ожичења, док многе ПВ инсталације могу да раде на типичним једносмерним напонима који одржавају једносмерне лукове.
Постоје три главне категорије лукова у ПВ инсталацијама:
— Серијски лукови могу бити узроковани неправилним ожичењем или прекинутим серијским ожичењем
— Паралелни лукови могу бити узроковани делимичним кратким спојевима између суседних водова различитих потенцијала
— Лукови уземљења због квара изолације
Сериес Арц
Серијски лук, познат и као нацртани лук. Серијски лукови су обично узроковани лошим контактом кабловских утикача између компоненти, и лошом везом између каблова и комбинатора или инвертера. Због великог броја серијских утикача у ПВ електрани, постоји 2000 пари утикача у кровној ПВ електрани од 1 МВ. Тешко је осигурати да су сви утикачи доброг квалитета са толико парова утикача. Ове опасности доводе до лошег контакта и стварања једносмерних лука.
Тренутно, неколико претварача интегрише функцију заштите од лука, али постоје два велика проблема са овом заштитом: Прво, ако постоји грешка у облику лука у једном низу, цео претварач ће се искључити, узрокујући велику штету. Губитак производње електричне енергије; друго, без функције локације квара лука, особље за рад и одржавање не може да пронађе локацију лука на време и тачно, што у суштини није решење. Једина техничка заштита од ресетовања коју могу да ураде је да одржавају инвертер у раду. Са ове тачке гледишта, функција заштите од повлачења лука интегрисана у претварач не може заиста ефикасно да реши проблем грешке при цртању лука.
Параллел Арц
Parallel arcs are mainly caused by short-circuiting of positive and negative conductors caused by line damage, or short-circuiting between string cables. When the string cables are mechanically squeezed or worn, arcing will occur between the positive and negative electrodes, or between different strings, which is a parallel arc fault. There is another situation that can also lead to parallel arcs. When the series arcs in the system are not dealt with in time, the heat of the series arcs burns out the insulation of the cables, and generate parallel arcs.
Када дође до паралелног лука између главних проводника саставног квадратног низа, пошто лук може добити довољно енергије, теже га је угасити, што ће изазвати велики пожар. Серијски лук квара се може угасити искључивањем ДЦ магистрале или одговарајућег низа фотонапонског система, али паралелни лук квара се не може угасити, па чак може узроковати да већа струја прође кроз путању лука, чинећи лук интензивнијим.
Тренутно, функција заштите од лука интегрисана у претварач не може да открије паралелне лукове и лукове уземљења, али је деструктивна моћ паралелних лука често 10 пута већа од серијских лука, а опасност по безбедност је још већа.
Гроунд Арц
Старење и оштећење компоненти или механичка оштећења доводе до пражњења у земљи. Ако су компоненте постављене равно на кров од челичних црепа у боји, доћи ће до лукова у земљи или цурења. Ову врсту квара није лако открити, посебно у кишним данима. Тренутно је решење искључити претварач и сачекати да се земља осуши пре него што га покренете. Ова метода не може ефикасно елиминисати опасности и повећати ризик од личног струјног удара.
ДЦ високи напон
У фотонапонској електрани, фотонапонски модули су повезани у серију да формирају једносмерно високонапонско коло, које генерално достиже око 1000В. Чак и када је систем искључен, и даље постоји ДЦ високи напон од око 1000 волти у матрици ПВ модула. Посебно за кровне ПВ електране, када се пожар догоди у ПВ електранама и зградама, тешко је безбедно спасити; током рутинског рада и одржавања електране или одржавања имовине, оператери и инспектори су такође изложени ризику од струјног удара.
Анализа ризика сценарија
Влада, школа, болница, стамбени кров
1. Регионална контрола. Немогуће је користити беспилотне летелице за скенирање компоненти у потрази за абнормалностима и не може се открити опасност на време;
2. Становништво је густо. Компонентни квадратни низ има цурење, висок ризик од струјног удара за особље;
3. Спасавање је ограничено. У хитним случајевима као што је пожар, високи напон жице се не може искључити, ометајући спасавање;
4. Утицај јавног мњења. Ако дође до несреће, јавно мњење ће имати већи утицај
Кров од челичних црепа различитих боја
1. Тешко је прегледати. Кров од челичних плочица у боји је незгодан за преглед, а опасност од сигурности лука не може се открити на време;
2. Спасавање је ограничено. У хитним случајевима као што је пожар, високи напон жице се не може искључити, ометајући спасавање;
3. Кров је крхак. А искра једносмерног лука лако се сагорева кроз челичну плочицу у боји и улази у доњи простор, изазивајући пожар и штету на имовини
Аутопутеви, реке и друга подручја
1. Ризици по животну средину. Спорадичне варнице из опушака цигарета и компоненти могу лако изазвати изгарање корова испод;
2. Тешко је прегледати. Дугачко и уско подручје је незгодно за преглед, рад и одржавање су отежани, а опасности се не могу открити на време;
3. Тешко за спасавање. Далеко од урбаног подручја, као што су пожар и друге незгоде, тешко је спасити;
4. Секундарни удес. Када возило или друга несрећа оштети компоненте, високи напон жице се не може искључити на време, што може да изазове озбиљну секундарну несрећу.
Национални закони и прописи
САД:
Према најновијем издању документа Националног електричног кодекса НЕЦ2020:
Узмите растојање до ПВ матрице 305мм као границу, изван границе, унутар 30С након покретања окидача, напон пада испод 30В; Унутар границе, потребно је имати "ПВ систем за контролу опасности", или смањити напон на испод 80В у року од 30С након покретања уређаја за окидање.
Канада:
Према канадском електричном кодексу из 2021. године:
Када је напон једносмерне стране ПВ система већи од 80В, требало би да се инсталира уређај за прекид квара или друга еквивалентна опрема.
Када је фотонапонски систем инсталиран у или на згради, треба инсталирати уређај за брзо гашење. На удаљености од 1 метар од ПВ модула, након покретања уређаја за брзо искључивање, потребно је смањити напон на испод 30В у року од 30С.
Немачка:
Према немачком стандарду ВДЕ-АР-Е 2100-712:
У фотонапонском систему, ако је претварач искључен или мрежа поквари, ДЦ напон треба да буде мањи од 120В. Помиње се употреба уређаја за искључивање да би се напон једносмерне струје смањио испод 120В.
Аустралија:
Према одељку 4.3.3 најновијег АС/НЗС 5033:2021 стандарда:
Када је једносмерни напон већи од 120Вд.ц, између модула и претварача треба инсталирати уређај за искључивање.
Тајланд:
Према одељку 4.3.13 Тајландског електричног кодекса – Соларне кровне инсталације напајања 2022:
Захтева се да кровна ПВ електрана мора бити опремљена уређајем за брзо гашење, а граница је 300 мм од ПВ матрице. Напон унутар граничног опсега се смањује на испод 80В у року од 30 секунди након покретања уређаја, а напон изван граничног опсега се смањује на испод 30В.
БЕНИ Производи за само-истраживање и развој
За заштиту од пожара на соларним крововима и зградама, БЕНИ уређаји за брзо гашење на нивоу низа и на нивоу модула контролишу напон панела до одређеног безбедног нивоа у микросекунди. Спречите несреће и побољшајте безбедност соларног система. БЕНИ решења за брзо гашење су дизајнирана у складу са ЦЕ, ТУВ, УЛ стандардом, у складу са националним законима и прописима као што су тајландски електрични кодекс, НЕЦ2020. Као члан Сунспец алијансе, БЕНИ развија ПЛЦ комуникационе РСД за ширу усклађеност са вишеструким инвертерима. Погледајте производе одмах.
Епилог
Изградња фотонапонских електрана је у пуном току и уско је повезана са хиљадама домаћинстава. Како обезбедити"безбедност"фотонапонских електрана привлачи велику пажњу целе индустрије. Да би се овај проблем ефикасно решио, цела индустрија треба да ради заједно на проналажењу иновативних решења, и стално унапређује релевантне стандарде и прописе, а затим истински спроводи релевантне захтеве у каснијој изградњи електране.
Као важна енергетска инфраструктура, сигуран, стабилан и ефикасан рад ПВ електрана је важна гаранција за економски развој.
