Opasnost od požara
Posljednjih godina često se događaju požari u PV elektranama, koji ne samo da gube imovinu elektrane i prihod od proizvodnje električne energije, već također uzrokuju štetu na zgradi i tjelesne ozljede, pa se čak šire na okolni okoliš, rezultirajući nizom sekundarnih katastrofa .
DC luk je najčešći fenomen kvara u PV elektranama. Luk će se pojaviti zbog ispadanja kontakta, starenja uređaja, puknuća izolacije i lošeg uzemljenja. Štoviše, šteta od istosmjernog luka daleko je veća od one od izmjeničnog luka, jer u istosmjernom luku nema točke prijelaza nule, kad se jednom pojavi, nastavit će gorjeti, teško ga je ugasiti, a vrlo je lako izazvati požarne nesreće. Prema statistikama, više od polovice požara u PV elektranama uzrokovano je istosmjernim lukovima. Kako specifikacije PV modula postaju veće, snaga i struja istosmjernog bočnog sustava rastu. Prema Jouleovom zakonu Q=I²Rt, struja se udvostručuje, a toplinski učinak točke kratkog spoja povećava se 4 puta, rizik od izazivanja požara također se znatno povećava.
Klasifikacija DC luka
Za razliku od tradicionalnih električnih proizvoda, ne postoji integrirano kućište za fotonaponske module i njihovo ožičenje koje bi spriječilo lukove i iskre uzrokovane kvarovima na komponentama i ožičenju, dok mnoge fotonaponske instalacije mogu raditi na tipičnim istosmjernim naponima koji podržavaju istosmjerne lukove.
Postoje tri glavne kategorije lukova u PV instalacijama:
— Serijski lukovi mogu biti uzrokovani neispravnim ožičenjem ili prekinutim serijskim ožičenjem
— Paralelni lukovi mogu biti uzrokovani djelomičnim kratkim spojevima između susjednih vodova različitih potencijala
— Lukovi uzemljenja zbog kvara na izolaciji
Serija Arc
Serijski luk, poznat i kao nacrtani luk. Serijski lukovi obično su uzrokovani lošim kontaktom kabelskih utikača između komponenti i lošim spojem između string kabela i kombiniranih kutija ili pretvarača. Zbog velikog broja serijskih utikača u PV elektrani, postoji 2000 pari utikača u 1MW krovnoj PV elektrani. Teško je osigurati da su svi utikači dobre kvalitete s toliko pari utikača. Ove opasnosti dovode do lošeg kontakta i stvaranja DC luka.
Trenutačno nekoliko pretvarača integrira funkciju zaštite od luka, ali postoje dva glavna problema s ovom zaštitom: Prvo, ako postoji greška u luku u jednom nizu, cijeli pretvarač će se isključiti, uzrokujući veliku štetu. Gubitak proizvodnje električne energije; drugo, bez funkcije lociranja luka, osoblje za rad i održavanje ne može na vrijeme i točno pronaći mjesto luka, što u biti nije rješenje. Jedina tehnička zaštita od ponovnog postavljanja koju mogu učiniti je zadržati pretvarač u radu. S ove točke gledišta, funkcija zaštite od izvlačenja luka integrirana u pretvarač ne može stvarno učinkovito riješiti problem povlačenja luka.
Paralelni luk
Paralelni lukovi uglavnom su uzrokovani kratkim spojem pozitivnih i negativnih vodiča uzrokovanim oštećenjem vodova ili kratkim spojem između niza kabela. Kada su kabeli žice mehanički stisnuti ili istrošeni, doći će do stvaranja luka između pozitivne i negativne elektrode ili između različitih žica, što je greška paralelnog luka. Postoji još jedna situacija koja također može dovesti do paralelnih lukova. Kada se serijski lukovi u sustavu ne riješe na vrijeme, toplina serijskih lukova spaljuje izolaciju kabela i stvara paralelne lukove.
Kada se pojavi paralelni luk između glavnih vodiča četvrtastog niza komponenti, budući da luk može dobiti dovoljno energije, teže ga je ugasiti, što će uzrokovati veliku požarnu nesreću. Luk serijskog kvara može se ugasiti isključivanjem istosmjerne sabirnice ili odgovarajućeg niza fotonaponskog sustava, ali luk paralelnog kvara ne može se ugasiti, a može čak uzrokovati prolazak veće struje kroz putanju luka, čineći luk intenzivnijim.
Trenutno, funkcija zaštite od luka integrirana u pretvarač ne može detektirati paralelne lukove i lukove uzemljenja, ali destruktivna snaga paralelnih lukova često je 10 puta veća od serijskih lukova, a sigurnosni rizik je čak i veći.
Ground Arc
Starenje i oštećenje komponenti ili mehanička oštećenja dovode do pražnjenja u tlo. Ako su komponente ravno položene na krov od čeličnih crijepova u boji, doći će do stvaranja lukova ili curenja. Ovakav kvar nije lako otkriti, pogotovo u kišnim danima. Trenutno je rješenje isključiti pretvarač i pričekati da se tlo osuši prije nego što ga pokrenete. Ova metoda ne može učinkovito eliminirati opasnosti i povećati rizik od osobnog strujnog udara.
DC visoki napon
U PV elektrani, PV moduli su povezani u seriju kako bi formirali istosmjerni visokonaponski krug, koji općenito doseže oko 1000 V. Čak i kada je sustav isključen, još uvijek postoji istosmjerni visoki napon od oko 1000 volti u matrici PV modula. Posebno za krovne fotonaponske elektrane, kada dođe do požara u fotonaponskim elektranama i zgradama, teško je sigurno spasiti; tijekom rutinskog rada i održavanja elektrane ili održavanja imovine, operateri i inspektori također su u opasnosti od strujnog udara.
Analiza rizika scenarija
Vlada, škola, bolnica, stambeni krov
1. Regionalna kontrola. Nemoguće je koristiti dronove za skeniranje komponenti u potrazi za abnormalnostima i ne mogu pronaći opasnost na vrijeme;
2. Naseljenost je gusta. Četvrtasti niz komponenti ima curenje, visok rizik od električnog udara za osoblje;
3. Spašavanje je ograničeno. U hitnim slučajevima kao što je požar, visoki napon žice ne može se isključiti, ometajući spašavanje;
4. Utjecaj javnog mnijenja. Ako se dogodi nesreća, javno mnijenje će imati veći utjecaj
Krov od čelične pločice u raznim bojama
1. Teško ga je pregledati. Krov od čeličnih pločica u boji nezgodan je za pregled, a opasnost od sigurnog luka ne može se otkriti na vrijeme;
2. Spašavanje je ograničeno. U hitnim slučajevima kao što je požar, visoki napon žice ne može se isključiti, ometajući spašavanje;
3. Krov je krhak. A iskra istosmjernog luka lako progori kroz čeličnu pločicu u boji i uđe u donji prostor, uzrokujući požar i materijalnu štetu
Autoceste, rijeke i druga područja
1. Rizici za okoliš. Sporadične iskre luka od opušaka i komponenti mogu lako uzrokovati gorenje korova ispod;
2. Teško je pregledati. Dugo i usko područje je nezgodno za inspekciju, rad i održavanje je teško, a opasnosti se ne mogu pronaći na vrijeme;
3. Teško za spašavanje. Daleko od urbanog područja, poput požara i drugih nesreća, teško je spasiti;
4. Sekundarna nezgoda. Kada vozilo ili druga nesreća oštete komponente, visoki napon žice ne može se isključiti na vrijeme, što će vjerojatno uzrokovati ozbiljnu sekundarnu nesreću.
Nacionalni zakoni i propisi
SAD:
Prema posljednjem izdanju dokumenta National Electrical Code NEC2020:
Uzmite udaljenost do PV matrice od 305 mm kao granicu, izvan granice, unutar 30 S nakon pokretanja uređaja za okidanje, napon pada ispod 30 V; Unutar granice, potrebno je imati "PV sustav kontrole opasnosti" ili smanjiti napon ispod 80V unutar 30S nakon pokretanja uređaja za okidanje.
Kanada:
Prema izdanju kanadskog električnog kodeksa iz 2021.:
Kada je napon istosmjerne strane fotonaponskog sustava veći od 80 V, treba instalirati uređaj za prekid luka ili drugu ekvivalentnu opremu.
Kada je fotonaponski sustav instaliran u ili na zgradu, treba instalirati uređaj za brzo isključivanje. 1 metar od PV modula, nakon pokretanja uređaja za brzo isključivanje, potrebno je smanjiti napon ispod 30V unutar 30S.
Njemačka:
Prema njemačkom standardu VDE-AR-E 2100-712:
U fotonaponskom sustavu, ako je pretvarač isključen ili mreža ne radi, istosmjerni napon mora biti manji od 120 V. Spominje se upotreba uređaja za isključivanje kako bi se napon istosmjerne strane spustio ispod 120 V.
Australija:
Prema odjeljku 4.3.3 najnovijeg standarda AS/NZS 5033:2021:
Kada je istosmjerni napon veći od 120 Vd.c, potrebno je instalirati uređaj za odspajanje između modula i pretvarača.
Tajland:
Prema odjeljku 4.3.13 Tajlandskog električnog kodeksa - Instalacije solarnog krovnog napajanja 2022.:
Potrebno je da krovna PV elektrana mora biti opremljena uređajem za brzo isključivanje, a ograničenje je 300 mm od PV matrice. Napon unutar graničnog raspona smanjuje se na ispod 80 V unutar 30 sekundi nakon pokretanja uređaja, a napon izvan graničnog raspona smanjuje se na ispod 30 V.
BENY proizvodi za samostalno istraživanje i razvoj
Za sigurnost solarnih krovova i zgrada od požara, BENY uređaji za brzo isključivanje na razini niza i modula kontroliraju napon panela do određene sigurne razine u mikrosekundi. Spriječite nezgode i poboljšajte sigurnost solarnog energetskog sustava. Rješenja za brzo isključivanje BENY dizajnirana su prema CE, TUV, UL standardima, u skladu s nacionalnim zakonima i propisima kao što je Tajlandski električni kodeks, NEC2020. Kao član Sunspec alijanse, BENY razvija PLC komunikacijske RSD-ove za širu usklađenost s više strujnih pretvarača. Provjerite proizvode sada.
Epilog
Izgradnja PV elektrana je u punom tijeku, a usko je povezana s tisućama kućanstava. Kako osigurati"sigurnost"PV elektrana privlači veliku pozornost cijele industrije. Kako bi se učinkovito riješio ovaj problem, cijela industrija mora raditi zajedno kako bi došla do inovativnih rješenja i stalno poboljšavati relevantne standarde i propise, a zatim istinski implementirati relevantne zahtjeve u kasnijoj izgradnji elektrane.
Kao važna energetska infrastruktura, siguran, stabilan i učinkovit rad PV elektrana važno je jamstvo gospodarskog razvoja.
