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直流电弧 -- 光伏电站的头号“杀手”!

全球光伏
2024年08月12日 09:20

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背景
近年来,光伏电站火灾事故频发。2014年8月,武汉某屋顶光伏电站发生着火,彩钢瓦屋顶被烧穿了几个大洞;2015年5月,苹果公司位于亚利桑那Mesa的工厂屋顶的光伏组件突然起火,现场浓烟四起,光伏组件被烧毁;2017年8月,一组福建农村光伏组件起火,组件被烧坏的图刷爆了朋友圈!
2023年10月,扬州市高邮郭集工业集中区一家光伏企业突发大火,整个厂房被烧毁;2024年2月,英国某仓库,其屋顶安装的光伏组件发生了毁灭性的火灾…… 安全问题,已经成为了光伏电站首要考虑的问题。
直流拉弧
据统计,光伏电站火灾事故中,有一半以上是由直流电弧引起的。
直流电弧是光伏电站最常见的故障现象。由于光伏组件接头接点松脱,器件老化、接触不良、电线受潮、绝缘破裂、接地不良等原因而极易引起直流拉弧现象。由于直流电弧没有过零点,意味着如果发生了直流电弧,触发部位会维持相当长一段时间稳定燃烧而不熄灭的状态。
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直流拉弧会导致接触部分温度急剧升高,持续的电弧会产生3000-7000℃的高温,并伴随着高温碳化周围器件,轻者熔断保险、线缆,重者能够直接导致起火烧毁组件和其它设备。
实验模拟
仅自2023年以来,某知名检测机构电站检测部就接到多起电站起火原因分析的项目,在这些案例中,起火原因基本都与直流拉弧有关。
为了让大家能直观的观察到直流拉弧,机构进行了模拟实验。实验显示,光伏电站一旦发生直流电弧,触发部位的确会维持相当长一段时间稳定燃烧而不熄灭。
结语
综合国内外的案例和数据,直流电弧俨然已经成为引发电站火灾的头号杀手。
并且,随着光伏组件的规格越来越大、系统电压也从1000V增加到1500V,甚至2000伏,直流侧单串组件的总功率和电流也越来越大。而根据焦耳定律Q=I²Rt,电流翻倍,短路点的热效应会增加4倍,引起火灾的风险也大大增加。

另外,实际电站中,连接器接头没有拧紧导致的接触不良、接触件质量问题、接线不良(虚接或者压接不良)、运行时间久带来的绝缘部位老化等问题都有可能导致直流电弧。因此,随着电站的运行时间增加,出现直流电弧的概率也会增加。对电站进行定期“体检”是非常必要的。

来源:TUV莱茵太阳能与商业产品服务

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