根據(jù)統(tǒng)計，40%以上的光伏電站火災(zāi)是因為直流電弧。然而直流電弧好比一個“隱形”的殺手，長期不為人了解和重視。鑒于最近屋頂光伏電站起火報道，希望跟業(yè)內(nèi)人士分享關(guān)于直流電弧的知識與細(xì)節(jié)，并提供相應(yīng)解決方案。
隨著分布式光伏電站建設(shè)如火如荼飛速發(fā)展，我們應(yīng)該更清醒的意識到：設(shè)計和建設(shè)電站，不僅是跑政府部門備案開發(fā)項目，也不只是將買來的設(shè)備連接安裝起來，有一個不能忽略的重要考慮是：在每一個電站實際運行的二十多年生命周期中，應(yīng)該如何確保財產(chǎn)及人身的安全！我們不希望居民或者工業(yè)的屋頂光伏電站，因為“潛在的火災(zāi)隱患”危及到相關(guān)財產(chǎn)以及人身的安全！最近，關(guān)于“山西戶用光伏電站逆變器著火了”的報道在各大媒體被報道，事故的原因撲朔迷離：剛出來的報道解釋為“劣質(zhì)逆變器引起的直流拉弧”，隨后后續(xù)報道提到是因為“雷電”導(dǎo)致了這次事故。這件事也讓我們聯(lián)想到2016年年初在南京的工業(yè)屋頂光伏電站起火一事。逐漸披露的屋頂光伏電站火災(zāi)的報道，給所有的行業(yè)人士，尤其是從事分布式、戶用光伏電站建設(shè)、運維等相關(guān)人士敲響了警鐘！
根據(jù)統(tǒng)計，40%以上的電站火災(zāi)是由直流電弧引起的，今天我們希望通過這篇文章，想給大家介紹直流電弧的起因以及防范方法等。
什么是直流電弧，起因和破壞力如何？
直流電弧是一種氣體放電現(xiàn)象，可以理解為絕緣情況下產(chǎn)生的高強度瞬時電流。根據(jù)文獻報道：當(dāng)用電開關(guān)斷開電流或接觸不良時，如果電路電壓不低于20 伏，電流不小于80~100mA，電器的觸頭間便會產(chǎn)生直流電弧。
跟交流電弧不一樣的是，直流電弧沒有過零點，意味著如果發(fā)生了直流電弧，觸發(fā)部位會維持相當(dāng)長一段時間穩(wěn)定燃燒而不熄滅。
實際電站中，接頭沒有擰緊導(dǎo)致的接觸不良、接觸件質(zhì)量問題、運行時間久帶來的絕緣部位老化等問題都會直接造成直流電弧現(xiàn)象。不難看出，隨著電站的運行時間增加，出現(xiàn)直流電弧的概率也會增加。
直流電弧產(chǎn)生的高溫輕易超過3000℃，能夠直接導(dǎo)致起火。綜合國內(nèi)外的案例和數(shù)據(jù)，直流電弧儼然已經(jīng)成為引發(fā)電站火災(zāi)的頭號殺手。
直流電弧的發(fā)生概率有多大？
不考慮其他接觸件以及絕緣部位，在一個10MW的分布式電站中，光接觸點便超過了80,000個，它們時刻存在發(fā)生直流電弧的可能性。即便在25年的電站運行時間中只有1/1000的接觸點發(fā)生直流電弧，這個電站也會發(fā)生80次直流電弧事件，引起火災(zāi)的概率非常之高。
直流電弧是否有行業(yè)權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)，是否能夠有效檢測？
美國的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟，且極具理性，因此我們一般采用美國的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為參考。
就直流電弧的預(yù)防和管理方面，2011年美國電工法NEC 690.8規(guī)定了：光伏系統(tǒng)中直流電壓大于80V必須配備檢測故障直流電弧的檢測裝置和斷路器。
美國的UL制定了UL1699B標(biāo)準(zhǔn)，提供了檢測、評估光伏直流電弧的具體方法。截至目前，UL的規(guī)定和認(rèn)證最具有國際權(quán)威性，具有最為廣泛的認(rèn)可度。
直流電弧檢測器帶來的成本壓力？據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，國際上已經(jīng)有5家公司開發(fā)出了通過UL認(rèn)證的直流電弧檢測器產(chǎn)品，其中包括中國的豐郅（上海）新能源科技有限公司。
直流電弧檢測器給光伏電站帶來一定的成本增加，很多人也因此在成本壓力下選擇性的忽略了這個功能，把風(fēng)險留給了電站的實際運維人員或者擁有者。
實際上，直流電弧檢測器的成本大約在0.01元/W，占分布式電站建設(shè)成本的1%左右。對比下來，一次火災(zāi)的損失、治理和修復(fù)成本就遠(yuǎn)比安裝直流電弧檢測器的成本要高得多。如果火災(zāi)造成了人身安全，其代價與公司聲譽品牌的負(fù)面影響則是無法衡量的了。
直流電弧檢測器如何使用？
導(dǎo)軌安裝設(shè)計可將直流電弧檢測器直接卡在匯流箱的35mm導(dǎo)軌上，實現(xiàn)快捷安裝。豐郅直流電弧檢測器如下圖所示，該產(chǎn)品通過導(dǎo)軌安裝，采用穿孔設(shè)計和模塊化設(shè)計：
采用穿孔設(shè)計，能夠在有效檢測每個通道的直流電弧時，避免了通道之間的相互影響。
模塊化設(shè)計，每個檢測器最多可以檢測4路通道，每個匯流箱能夠集成最多6個直流電弧檢測器，共24路通道。
該直流電弧檢測器能夠有效識別任意通道以及母線直流電弧，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，并通過Modbus協(xié)議遠(yuǎn)程讀取直流電弧報警狀態(tài)，與匯流箱或者逆變器通訊，精確定位發(fā)生電弧的位置，實現(xiàn)火災(zāi)隱患的及時消除。
總之，直流電弧檢測產(chǎn)品可以杜絕由直流電弧引發(fā)的火災(zāi)隱患，保障分布式光伏電站財產(chǎn)與人身安全，也為分布式光伏無憂安全運維提供了解決方案。
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