Paloturvallisuusvaara
Viime vuosina on sattunut usein aurinkosähkövoimaloiden palo-onnettomuuksia, jotka eivät ainoastaan menetä voimalaitoksen omaisuutta ja sähköntuotantotuloja, vaan aiheuttavat myös rakennusvaurioita ja henkilövahinkoja ja jopa leviävät ympäröivään ympäristöön, mikä johtaa sarjaan toissijaisia katastrofeja. .
Tasavirtakaari on yleisin aurinkovoimalan vikailmiö. Kaaria syntyy kosketusten katkeamisesta, laitteen ikääntymisestä, eristeen repeämisestä ja huonosta maadoituksesta johtuen. Lisäksi DC-kaaren haitat ovat paljon suuremmat kuin AC-kaaren, koska DC-kaaressa ei ole nollakohtaa, kun se tapahtuu, se jatkaa palamista, sitä on vaikea sammuttaa ja se on erittäin helppo sammuttaa. aiheuttaa paloonnettomuuksia. Tilastojen mukaan yli puolet aurinkovoimaloiden palo-onnettomuuksista johtuu tasavirtakaareista. Kun PV-moduulien tekniset tiedot kasvavat, DC-puolen järjestelmän teho ja virta kasvavat. Joulen lain Q=I²Rt mukaan virta kaksinkertaistuu ja oikosulkupisteen lämpövaikutus kasvaa 4-kertaiseksi, myös tulipalon vaara kasvaa huomattavasti.
DC-kaaren luokitus
Toisin kuin perinteisissä sähkötuotteissa, PV-moduuleille ja niiden johdotuksille ei ole integroitua koteloa, joka sisältäisi komponentti- ja johdotusvioista aiheutuvia kaaria ja kipinöitä, kun taas monet aurinkosähköasennukset pystyvät toimimaan tyypillisillä DC-jännitteillä, jotka ylläpitävät DC-kaareja.
PV-asennuksissa on kolme pääluokkaa kaaria:
— Sarjakaaret voivat johtua virheellisestä johdotuksesta tai rikkinäisestä sarjajohdosta
— Rinnakaarikaaret voivat johtua osittaisista oikosuluista vierekkäisten eri potentiaalien linjojen välillä
— Maadoituskaaret eristysvian vuoksi
Sarja Arc
Sarjakaari, joka tunnetaan myös nimellä piirretty kaari. Sarjakaaret johtuvat yleensä komponenttien välisten kaapeliliittimien huonosta kosketuksesta ja huonosta kytkennästä merkkijonokaapeleiden ja yhdysrasioiden tai invertterien välillä. Koska aurinkovoimalassa on paljon sarjapistokkeita, 1 MW:n katolla sijaitsevassa aurinkosähkövoimalassa on 2000 paria pistokkeita. On vaikea varmistaa, että kaikki pistokkeet ovat hyvälaatuisia, kun pistokepareja on niin monta. Nämä vaarat johtavat huonoon kosketukseen ja tasavirtakaarien muodostumiseen.
Tällä hetkellä muutamat invertterit integroivat valokaarisuojaustoiminnon, mutta tässä suojauksessa on kaksi suurta ongelmaa: Ensinnäkin, jos yhdessä merkkijonossa on valokaarivika, koko invertteri sammuu, mikä aiheuttaa suurta vahinkoa. Sähköntuotannon menetys; Toiseksi ilman kaarivian paikannustoimintoa käyttö- ja huoltohenkilöstö ei löydä valokaaren sijaintia ajoissa ja tarkasti, mikä ei ole käytännössä mikään ratkaisu. Ainoa tekninen palautussuoja, jonka he voivat tehdä, on pitää invertteri käynnissä. Tästä näkökulmasta katsottuna invertteriin integroitu valokaaren piirtämisen suojaustoiminto ei pysty ratkaisemaan valokaaren piirtovirheongelmaa tehokkaasti.
Rinnakaari
Rinnakaarikaaret johtuvat pääasiassa johtovaurioiden aiheuttamista positiivisten ja negatiivisten johtimien oikosuluista tai lankakaapeleiden välisistä oikosuluista. Kun lankakaapeleita puristetaan mekaanisesti tai ne ovat kuluneet, positiivisen ja negatiivisen elektrodin välillä tai eri kielten välillä syntyy kaaria, mikä on rinnakkaiskaarivika. On myös toinen tilanne, joka voi myös johtaa yhdensuuntaisiin kaareihin. Kun järjestelmän sarjakaareja ei käsitellä ajoissa, sarjakaarien lämpö polttaa kaapeleiden eristyksen ja synnyttää rinnakkaisia kaaria.
Kun komponenttineliöryhmän pääjohtimien väliin muodostuu rinnakkaiskaari, koska kaari voi saada tarpeeksi energiaa, se on vaikeampi sammuttaa, mikä aiheuttaa suuren paloonnettomuuden. Sarjavikakaari voidaan sammuttaa irrottamalla DC-väylä tai vastaava PV-järjestelmän merkkijono, mutta rinnakkaisvikakaari ei voi sammua, ja se voi jopa aiheuttaa suuremman virran kulkemisen kaaripolun läpi, mikä tekee kaaresta voimakkaamman.
Tällä hetkellä invertteriin integroitu valokaaren suojaustoiminto ei pysty havaitsemaan rinnakkaista kaaria ja maakaaria, mutta rinnakkaisten valokaarien tuhovoima on usein 10 kertaa sarjakaarien tuhoava voima ja turvallisuusriski on vielä suurempi.
Maadoituskaari
Komponenttien vanheneminen ja vaurioituminen tai mekaaniset vauriot johtavat maapurkaukseen. Jos komponentit asetetaan tasaisesti värillisen teräskaton päälle, syntyy maadoituskaareja tai vuotoja. Tällaista vikaa ei ole helppo löytää varsinkaan sateisina päivinä. Tällä hetkellä ratkaisuna on sammuttaa invertteri ja odottaa maan kuivumista ennen sen käynnistämistä. Tällä menetelmällä ei voida tehokkaasti poistaa vaaroja ja lisätä henkilökohtaisten sähköiskujen riskiä.
DC korkea jännite
PV-voimalaitoksessa aurinkosähkömoduulit on kytketty sarjaan DC-korkeajännitepiirin muodostamiseksi, joka yleensä saavuttaa noin 1000 V. Vaikka järjestelmä on sammutettu, PV-moduulimatriisissa on edelleen noin 1000 voltin tasajännite. Erityisesti katolla olevissa aurinkosähkövoimaloissa, kun aurinkosähkövoimaloissa ja rakennuksissa tapahtuu tulipalo, on vaikea pelastaa turvallisesti. voimalaitoksen rutiinikäytön ja huollon tai kiinteistöhuollon aikana käyttäjät ja tarkastajat ovat myös sähköiskuvaarassa.
Skenaarioriskianalyysi
Hallitus, koulu, sairaala, asuin katto
1. Alueellinen valvonta. Droneilla on mahdotonta skannata komponentteja poikkeavuuksien varalta, eikä vaaraa löydy ajoissa;
2. Kanta on tiheä. Neliönmuotoisessa komponenttiryhmässä on vuoto, suuri sähköiskun riski henkilöstölle;
3. Pelastus on rajoitettu. Hätätilanteessa, kuten tulipalossa, merkkijonon korkeaa jännitettä ei voida sammuttaa, mikä estää pelastuksen;
4. Yleisen mielipiteen vaikutus. Jos onnettomuus tapahtuu, yleisellä mielipiteellä on suurempi vaikutus
Erivärinen terästiilikatto
1. Sitä on vaikea tarkastaa. Värillinen terästiilikatto on hankala tarkastaa, eikä valokaaren turvallisuuden vaaraa voida havaita ajoissa;
2. Pelastus on rajoitettu. Hätätilanteessa, kuten tulipalossa, merkkijonon korkeaa jännitettä ei voida sammuttaa, mikä estää pelastuksen;
3. Katto on hauras. Ja tasavirtakaarikipinä on helppo polttaa värillisen teräslaatan läpi ja päästä alempaan tilaan aiheuttaen tulipalo- ja omaisuusvahinkoja
Moottoritiet, joet ja muut alueet
1. Ympäristöriskit. Satunnaiset kaarikipinät tupakantumpista ja komponenteista voivat helposti saada rikkaruohot palamaan alla;
2. Vaikea tarkastaa. Pitkä ja kapea alue on hankala tarkastettavaksi, käyttö ja huolto vaikeaa, eikä vaaratekijöitä löydy ajoissa;
3. Vaikea pelastaa. Kaukana kaupunkialueelta, kuten tulipaloista ja muista onnettomuuksista, on vaikea pelastaa;
4. Toissijainen onnettomuus. Ajoneuvon tai muun onnettomuuden sattuessa osia vaurioittaessa ei johdon korkeajännitettä saada ajoissa pois päältä, mikä voi aiheuttaa vakavan toissijaisen onnettomuuden.
Kansalliset lait ja määräykset
USA:
National Electrical Code NEC2020 -asiakirjan viimeisimmän painoksen mukaan:
Ota etäisyys PV-matriisiin 305 mm rajaksi, rajan ulkopuolella, 30 sekunnin sisällä liipaisulaitteen käynnistämisestä, jännite laskee alle 30 V; Rajojen sisällä vaaditaan "PV vaaranhallintajärjestelmä" tai jännite alennettava alle 80 V:iin 30 sekunnin sisällä laukaisulaitteen käynnistämisen jälkeen.
Kanada:
Canadian Electrical Code 2021 Editionin mukaan:
Kun aurinkosähköjärjestelmän DC-puolen jännite on yli 80 V, tulee asentaa kaarivian katkaisulaite tai muu vastaava laite.
Kun aurinkosähköjärjestelmä asennetaan rakennukseen tai sen päälle, on asennettava pikasammutuslaite. 1 metrin päässä PV-moduulista nopean sammutuslaitteen käynnistämisen jälkeen jännite on laskettava alle 30 V:n 30 sekunnin kuluessa.
Saksa:
Saksalaisen standardin VDE-AR-E 2100-712 mukaan:
PV-järjestelmässä, jos invertteri kytketään pois päältä tai verkkoon tulee vika, tasajännitteen on oltava alle 120 V. Sammutuslaitteen käyttö on mainittu DC-puolen jännitteen saattamiseksi alle 120 V:n.
Australia:
Uusimman AS/NZS 5033:2021 -standardin kohdan 4.3.3 mukaan:
Kun DC-jännite on yli 120 Vd.c, moduulin ja invertterin väliin on asennettava irrotuslaite.
Thaimaa:
Thaimaan Electrical Code-Solar Rooftop Power Supply Installations 2022:n kohdan 4.3.13 mukaan
Vaaditaan, että katolla sijaitseva aurinkosähkövoimala on varustettava nopealla sammutuslaitteella, ja raja on 300 mm PV-matriisista. Raja-alueen sisällä oleva jännite lasketaan alle 80 V:n 30 sekunnin kuluessa laitteen käynnistämisestä ja raja-alueen ulkopuolella oleva jännite alle 30 V.
BENY Self-R&D -tuotteet
Aurinkolakattojen ja rakennusten paloturvallisuuden vuoksi BENY-merkkijono- ja moduulitason pikasammutuslaitteet ohjaavat paneelien jännitettä tietylle turvalliselle tasolle mikrosekunnissa. Estä onnettomuuksia ja paranna aurinkosähköjärjestelmän turvallisuutta. BENY:n nopeat sammutusratkaisut on suunniteltu CE-, TUV-, UL-standardien mukaisesti, kansallisten lakien ja määräysten, kuten Thaimaan sähkösäännöstön NEC2020, mukaisesti. Sunspec-allianssin jäsenenä BENY kehittää PLC-kommunikaatio-RSD-levyjä, jotka mahdollistavat laajemman yhteensopivuuden useiden merkkijonoinvertterien kanssa. Tutustu tuotteisiin nyt.
Epilogi
Aurinkosähkövoimaloiden rakentaminen on täydessä vauhdissa, ja se on ollut läheisessä yhteydessä tuhansiin kotitalouksiin. Kuinka varmistaa"turvallisuus"aurinkosähkövoimaloista kiinnittää suurta huomiota koko teollisuudessa. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tehokkaasti koko teollisuuden on tehtävä yhteistyötä keksiäkseen innovatiivisia ratkaisuja, parannettava jatkuvasti asiaankuuluvia standardeja ja määräyksiä, minkä jälkeen on todella pantava asianmukaiset vaatimukset täytäntöön myöhemmässä voimalaitoksen rakentamisessa.
Tärkeänä energiainfrastruktuurina aurinkovoimaloiden turvallinen, vakaa ja tehokas toiminta on tärkeä tae taloudelliselle kehitykselle.
