Tűzbiztonsági veszély
Az elmúlt években gyakran előfordultak fotovoltaikus erőmű tűzesetek, amelyek nemcsak az erőmű tulajdonát és az áramtermelésből származó jövedelmet veszítik el, hanem épületkárokat és személyi sérüléseket is okoznak, sőt átterjednek a környező környezetre is, ami másodlagos katasztrófák sorozatát eredményezi.
Az egyenáramú ív a leggyakoribb hibajelenség a PV erőműben. Az ívek az érintkezési lemorzsolódás, az eszköz öregedése, a szigetelés szakadása és a rossz földelés miatt következnek be. Sőt, az egyenáramú ív károsodása sokkal nagyobb, mint az AC ívé, mert az egyenáramú ívben nincs nulla keresztezési pont, ha egyszer bekövetkezik, tovább ég, nehéz eloltani, és nagyon könnyű tűzbalesetet okozni. A statisztikák szerint a fotovoltaikus erőművekben bekövetkezett tűzbalesetek több mint felét egyenáramú ívek okozzák. Ahogy a PV modulok specifikációi egyre nagyobbak lesznek, az egyenáramú oldalsó rendszer teljesítménye és árama növekszik. Joule Q=I²Rt törvénye szerint az áram megduplázódik, és a rövidzárlati pont hőhatása 4-szeresére nő, a tűz okozásának kockázata is jelentősen megnő.
DC ív osztályozás
A hagyományos elektromos termékekkel ellentétben a PV-modulok és vezetékeik számára nincs olyan integrált burkolat, amely az alkatrész- és kábelezési hibák által okozott íveket és szikrákat tartalmazná, míg sok fotovoltaikus berendezés képes az egyenáramú íveket fenntartó tipikus egyenáramú feszültségekkel működni.
A fotovoltaikus berendezésekben az ívek három fő kategóriája van:
— A soros íveket a vezetékek helytelensége vagy a soros vezetékek megszakadása okozhatja
— A párhuzamos íveket a különböző potenciállal rendelkező szomszédos vonalak közötti részleges rövidzárlat okozhatja
— Szigetelési hiba miatti talajívek
Sorozat ív
Sorozatív, más néven rajzolt ív. A sorozatíveket általában a kábelcsatlakozók alkatrészek közötti rossz érintkezése, valamint a húrkábelek és a kombinátor dobozok vagy inverterek közötti rossz csatlakozás okozza. A PV erőműben található sorozatdugók nagy száma miatt 2000 pár csatlakozó található egy 1 MW-os tetőtéri napelemes erőműben. Nehéz biztosítani, hogy az összes dugó jó minőségű legyen, annyi pár dugóval. Ezek a veszélyek rossz érintkezéshez és egyenáramú ívek kialakulásához vezetnek.
Jelenleg néhány inverter integrálja az ívvédő funkciót, de ezzel a védelemmel két fő probléma van: Először is, ha egy húrban ívhiba van, az egész inverter leáll, ami nagy károkat okoz. Az energiatermelés elvesztése; másodszor, az ívhiba-helymeghatározási funkció nélkül az üzemeltetési és karbantartási személyzet nem tudja időben és pontosan megtalálni az ív helyét, ami lényegében nem megoldás. Az egyetlen technikai alaphelyzetbe állítás elleni védelem, amit tehetnek, az az inverter működésének fenntartása. Ebből a szempontból az inverterbe integrált ívhúzásvédelmi funkció nem igazán tudja hatékonyan megoldani az ívhúzási hiba problémáját.
Párhuzamos ív
A párhuzamos íveket elsősorban a pozitív és negatív vezetők rövidzárlata okozza, amelyet a vonal károsodása vagy a húrkábelek közötti rövidzárlat okoz. Amikor a húrkábeleket mechanikusan összenyomják vagy koptatják, az ívelés a pozitív és negatív elektródák között, vagy a különböző húrok között történik, ami párhuzamos ívhiba. Van még egy helyzet, amely párhuzamos ívekhez is vezethet. Ha a rendszerben lévő sorozatíveket nem kezelik időben, a soros ívek hője kiégi a kábelek szigetelését, és párhuzamos íveket generál.
Ha párhuzamos ív lép fel az alkatrész négyzet alakú tömbjének fő vezetői között, mivel az ív elegendő energiát kaphat, nehezebb eloltani, ami súlyos tűzbalesetet okoz. A soros hibaív a DC busz vagy a PV rendszer megfelelő húrjának leválasztásával eloltható, de a párhuzamos hibaív nem kapcsolható ki, és akár nagyobb áramot is okozhat az ívúton áthaladva, ami intenzívebbé teszi az ívet.
Jelenleg az inverterbe integrált ívvédelmi funkció nem képes érzékelni a párhuzamos íveket és a talajíveket, de a párhuzamos ívek romboló ereje gyakran 10-szerese a soros ívekénak, és a biztonsági veszély még nagyobb.
Földi ív
Az alkatrészek öregedése és károsodása vagy mechanikai sérülések földkisüléshez vezetnek. Ha az alkatrészeket a színes acél cseréptetőre fektetik, akkor földelő ívek vagy szivárgás lesz. Ezt a fajta hibát nem könnyű kideríteni, különösen esős napokban. Jelenleg a megoldás az, hogy leállítja az invertert, és megvárja, amíg a talaj megszárad, mielőtt elindítaná. Ez a módszer nem tudja hatékonyan kiküszöbölni a veszélyeket és növelni a személyes áramütés kockázatát.
DC nagyfeszültség
A PV erőműben a PV modulok sorosan vannak csatlakoztatva, hogy egyenáramú nagyfeszültségű áramkört képezzenek, amely általában eléri az 1000 V-ot. Még akkor is, ha a rendszer le van állítva, a PV modul mátrixában még mindig körülbelül 1000 V-os egyenáramú nagyfeszültség van. Különösen a tetőtéri napelemes erőművek esetében, amikor tűz következik be a fotovoltaikus erőművekben és épületekben, nehéz biztonságosan megmenteni; az erőmű rutinszerű üzemeltetése és karbantartása, illetve az ingatlankarbantartás során az üzemeltetőket és az ellenőröket is kiteszi az áramütés veszélye.
Forgatókönyv-kockázatelemzés
Államigazgatás, Iskola, Kórház, Lakóház
1. Regionális ellenőrzés. Lehetetlen drónokkal átvizsgálni az alkatrészeket a rendellenességek szempontjából, és nem találnak veszélyt időben;
2. A lakosság sűrű. Az alkatrész négyzet alakú tömbje szivárgással, nagy az áramütés kockázata a személyzet számára;
3. A mentés korlátozott. Vészhelyzet, például tűz esetén a húr nagyfeszültségét nem lehet kikapcsolni, ami akadályozza a mentést;
4. A közvélemény befolyása. Baleset bekövetkezése esetén a közvéleménynek nagyobb hatása lesz
Különböző színű acél cseréptető
1. Nehéz ellenőrizni. A színes acél cseréptetőt kényelmetlen ellenőrizni, és az ívbiztonság veszélye nem fedezhető fel időben;
2. A mentés korlátozott. Vészhelyzet, például tűz esetén a húr nagyfeszültségét nem lehet kikapcsolni, ami akadályozza a mentést;
3. A tető törékeny. Az egyenáramú ívszikra pedig könnyen átégethető a színes acéllapon, és beléphet az alsó térbe, tűz- és anyagi károkat okozva
Autópályák, folyók és egyéb területek
1. Környezeti kockázatok. A cigarettacsikkekből és -összetevőkből származó szórványos ívszikrák könnyen okozhatják a gyomok égését;
2. Nehéz ellenőrizni. A hosszú és keskeny terület kényelmetlen az ellenőrzéshez, az üzemeltetés és a karbantartás nehéz, és a veszélyeket nem lehet időben megtalálni;
3. Nehéz megmenteni. A városi területtől távol, például a tűztől és más balesetektől távol nehéz megmenteni;
4. Másodlagos baleset. Ha a jármű vagy más baleset károsítja az alkatrészeket, a húr nagyfeszültségét nem lehet időben kikapcsolni, ami valószínűleg súlyos másodlagos balesetet okoz.
Nemzeti törvények és rendeletek
USA:
A National Electrical Code NEC2020 dokumentumának legújabb kiadása szerint:
Vegyük a 305 mm-es PV mátrixtól való távolságot, mivel a határérték a határértéken kívül, a trigger eszköz elindítása után 30S-en belül, a feszültség 30 V alá csökken; A határon belül "PV veszélyvezérlő rendszerrel" kell rendelkeznie, vagy a váltóberendezés elindítása után 30S-en belül 80 V alá kell csökkenteni a feszültséget.
Kanada:
A Kanadai Elektromos Kód 2021-es kiadása szerint:
Ha a napelemes rendszer egyenáramú oldalfeszültsége nagyobb, mint 80 V, ívhiba-megszakító eszközt vagy más ezzel egyenértékű berendezést kell felszerelni.
Amikor a napelemes rendszert az épületbe vagy az épületre telepítik, gyors leállító eszközt kell telepíteni. 1 méterre a PV modultól, a gyors leállító eszköz elindítása után a feszültséget 30 V alá kell csökkenteni 30S-en belül.
Németország:
A német VDE-AR-E 2100-712 szabvány szerint:
A napelemes rendszerben, ha az inverter ki van kapcsolva, vagy a hálózat meghibásodik, az egyenáramú feszültségnek 120 V-nál kisebbnek kell lennie. Megemlítik a leállító eszköz használatát, hogy az egyenáramú oldalsó feszültséget 120 V alá hozzák.
Ausztrália:
A legutóbbi AS/NZS 5033:2021 szabvány 4.3.3. szakasza szerint:
Ha az egyenáramú feszültség nagyobb, mint 120Vd.c, akkor leválasztó eszközt kell felszerelni a modul és az inverter közé.
Thaiföld:
A thai elektromos kód-napelemes tetőtéri tápegységek 2022 4.3.13. szakasza szerint:
Szükséges, hogy a tetőtéri PV erőművet gyors leállító eszközzel kell felszerelni, és a határérték 300 mm-re van a PV mátrixtól. A határérték-tartományon belüli feszültség a készülék indítását követő 30 másodpercen belül 80 V alá csökken, és a határérték-tartományon kívüli feszültség 30 V alá csökken.
BENY ÖnK+F termékek
A napelemes tető és az épület tűzbiztonsága érdekében a BENY húrszint és a modulszintű gyors leállító eszközök mikroszekundumban egy bizonyos biztonságos szintre szabályozzák a panelek feszültségét. Előzze meg a baleseteket és javítsa a napelemes rendszer biztonságát. A BENY gyorsleállítási megoldásokat a CE, TUV, UL szabványok szerint tervezték, amelyek megfelelnek a nemzeti törvényeknek és előírásoknak, például a thai elektromos kódnak, a NEC2020-nak. A Sunspec szövetség tagjaként a BENY PLC kommunikációs RSD-ket fejleszt a több húros inverter szélesebb körű megfelelése érdekében. Nézze meg most a termékeket.
Utószó
A fotovoltaikus erőművek építése teljes mértékben folyamatban van, és szorosan kapcsolódik több ezer háztartáshoz. Hogyan lehet biztosítani a"biztonság"A fotovoltaikus erőművek nagy figyelmet kapnak az egész iparágból. A probléma hatékony megoldása érdekében az egész iparágnak együtt kell működnie, hogy innovatív megoldásokat találjon ki, és folyamatosan javítsa a vonatkozó szabványokat és előírásokat, majd valóban végrehajtsa a vonatkozó követelményeket a későbbi erőmű-építés során.
Fontos energiainfrastruktúraként a fotovoltaikus erőművek biztonságos, stabil és hatékony üzemeltetése fontos garancia a gazdasági fejlődésre.
