故(gu)障(zhang)電弧(hu)在分布式(shi)光(guang)伏(fu)電站(zhan)的(de)應用

（安(an)科瑞電氣(qi)股份(fen)有限公(gong)司(si)  上(shang)海嘉定）

摘(zhai)  要：國(guo)家(jia)雙(shuang)碳政(zheng)策(ce)下(xia)，光伏(fu)發電將(jiang)在未(wei)來能源(yuan)結(jie)構中(zhong)承擔(dan)主(zhu)力軍(jun)角(jiao)色(se)，同時也(ye)將(jiang)進入壹個(ge)蓬(peng)勃(bo)發展的(de)新時代。2021年(nian)，分布式(shi)光(guang)伏(fu)電站(zhan)新增(zeng)容(rong)量(liang)超過(guo)集(ji)中(zhong)式電站(zhan)，標誌(zhi)著分布式(shi)光(guang)伏(fu)電站(zhan)進(jin)入大(da)規模快速(su)增(zeng)長(chang)階(jie)段，但(dan)是(shi)，隨(sui)之而來(lai)的(de)“安(an)全(quan)問題"也(ye)越來越多，已經(jing)到(dao)了迫(po)切(qie)需要解(jie)決的(de)地(di)步(bu)。

       “安全(quan)"是(shi)壹(yi)切(qie)產業的(de)命(ming)脈(mai)，是(shi)壹(yi)票(piao)否(fou)決的(de)原(yuan)則性問題，光伏(fu)電站(zhan)安(an)全運營(ying)也(ye)是(shi)電站(zhan)取(qu)得(de)投(tou)資回(hui)報(bao)的(de)根基(ji)所(suo)在。隨(sui)著“整縣(xian)推進(jin)"項(xiang)目不(bu)斷(duan)落(luo)地實施(shi)，大(da)量政府(fu)、學(xue)校、醫院、居(ju)民屋(wu)頂(ding)以及加(jia)油站(zhan)、各(ge)種(zhong)料棚(peng)和(he)工(gong)商業彩鋼(gang)瓦屋(wu)頂(ding)安裝光(guang)伏(fu)電站(zhan)；可再(zai)生(sheng)能源(yuan)建(jian)築政策(ce)也(ye)將(jiang)推動BIPV（建築光伏(fu)壹體(ti)化(hua)）市場(chang)繁(fan)榮(rong)發展。壹直以來，光(guang)伏(fu)電站(zhan)“防(fang)電弧(hu)"和(he)“防(fang)火(huo)災(zai)"發生(sheng)是(shi)光(guang)伏(fu)電站(zhan)的(de)難(nan)點(dian)、屋(wu)頂(ding)電站(zhan)的(de)痛(tong)點、政府(fu)關(guan)註(zhu)的(de)重(zhong)點(dian)、社(she)會的(de)焦(jiao)點。

關鍵(jian)詞(ci)：光(guang)伏(fu)電站(zhan)；故(gu)障電弧(hu)；電氣(qi)火(huo)災(zai)

 

       近(jin)年(nian)來，光(guang)伏(fu)電站(zhan)火(huo)災(zai)事(shi)故頻(pin)發，這(zhe)不(bu)僅損失電站(zhan)財產、發電收益，嚴重(zhong)時還會造(zao)成建築物損壞(huai)和(he)人(ren)身傷(shang)害(hai)，甚(shen)至蔓延(yan)到(dao)周邊(bian)環(huan)境(jing)，導(dao)致(zhi)壹(yi)系列(lie)次生(sheng)災害(hai)發生(sheng)。

       電弧(hu)產生(sheng)是(shi)光(guang)伏(fu)電站(zhan)中(zhong)常(chang)見(jian)的(de)故(gu)障(zhang)現(xian)象(xiang)，由於接(jie)點(dian)脫落(luo)、器(qi)件老化(hua)、絕緣破裂、接地(di)不(bu)良等情況(kuang)都(dou)會產生(sheng)電弧(hu)。

 

1.1 串(chuan)聯電弧(hu)

      串(chuan)聯電弧(hu)，又(you)稱為拉(la)弧。串聯電弧(hu)通(tong)常(chang)由組(zu)件間電纜(lan)插(cha)頭接觸(chu)不(bu)良、組(zu)串(chuan)電纜(lan)與匯(hui)流箱或(huo)者(zhe)逆變(bian)器(qi)的(de)連接(jie)不(bu)牢靠(kao)等原因(yin)造(zao)成。

1.2 並聯電弧(hu)

      並(bing)聯電弧(hu)主(zhu)要由線路(lu)破損引起(qi)的(de)正負極(ji)性(xing)導體短(duan)接，或(huo)者(zhe)組(zu)串(chuan)電纜(lan)之(zhi)間短接引起(qi)的(de)。當(dang)組(zu)串(chuan)電纜(lan)被(bei)機械擠(ji)壓或磨(mo)損時，在正負極(ji)之(zhi)間，或者(zhe)不(bu)同組(zu)串(chuan)之(zhi)間就會(hui)產生(sheng)電弧(hu)放(fang)電，這(zhe)就是(shi)並(bing)聯電弧(hu)故(gu)障。還有壹種(zhong)情況(kuang)也(ye)會(hui)導致並聯電弧(hu)，當(dang)系(xi)統(tong)出(chu)現(xian)串聯電弧(hu)沒有及時處理(li)時，串聯電弧(hu)的(de)熱(re)量(liang)燒壞(huai)電纜(lan)絕緣層，也(ye)會(hui)產生(sheng)並聯電弧(hu)。

      當(dang)組(zu)件方陣主(zhu)導(dao)體(ti)之(zhi)間發生(sheng)並聯電弧(hu)，由於電弧(hu)能夠得到(dao)足夠能量(liang)，更加(jia)難(nan)以熄滅(mie)，將(jiang)會造(zao)成重(zhong)大(da)火(huo)災(zai)事(shi)故。通(tong)過(guo)斷(duan)開光(guang)伏(fu)系統(tong)直(zhi)流母(mu)線(xian)或(huo)相(xiang)應組(zu)串(chuan)可以熄滅(mie)串(chuan)聯故障(zhang)電弧(hu)，然(ran)而卻(que)無法熄(xi)滅並(bing)聯故障(zhang)電弧(hu)，甚(shen)至可能導(dao)致(zhi)更大(da)的(de)電流通(tong)過(guo)電弧(hu)通(tong)路(lu)，使(shi)電弧(hu)燃(ran)燒更加(jia)劇(ju)烈(lie)。

      目(mu)前(qian)，逆變(bian)器(qi)中(zhong)集成的(de)電弧(hu)保(bao)護功(gong)能，不(bu)能檢測並聯電弧(hu)和(he)接(jie)地(di)電弧(hu)，但(dan)並聯電弧(hu)的(de)破壞(huai)力往(wang)往是(shi)串(chuan)聯電弧(hu)的(de)10倍(bei)，安全(quan)隱患更大(da)。

1.3 接地電弧(hu)

      部件老化(hua)破損或機械損傷導致(zhi)對(dui)地放(fang)電，如(ru)果(guo)組(zu)件平(ping)鋪在彩鋼(gang)瓦屋(wu)頂(ding)上(shang)，將出現(xian)接地電弧(hu)或(huo)漏電情(qing)況(kuang)。這(zhe)種(zhong)故障(zhang)不(bu)易排(pai)查發現(xian)，尤其雨天(tian)更是(shi)常(chang)見(jian)，目前，解(jie)決方法為逆變(bian)器(qi)停機，等接地(di)處幹燥(zao)後再(zai)開(kai)機(ji)運行(xing)，這(zhe)種(zhong)方法並(bing)不(bu)能有效排(pai)除隱患，同時增(zeng)加(jia)人(ren)身觸(chu)電的(de)風(feng)險(xian)。

      為了(le)減少電氣(qi)火(huo)災(zai)的(de)發生(sheng)，特別(bie)是(shi)對(dui)末端(duan)負載的(de)故(gu)障(zhang)電弧(hu)進(jin)行(xing)檢測，我國(guo)針(zhen)對(dui)故障(zhang)電弧(hu)檢測出臺(tai)了(le)壹(yi)些(xie)列的(de)標準(zhun)和(he)政(zheng)策(ce)。

     《故(gu)障電弧(hu)探測(ce)器(qi)》GB14287.4-2014

      由上(shang)述國(guo)標要求可知(zhi)：故(gu)障電弧(hu)主(zhu)要針(zhen)對(dui)的(de)是(shi)末端(duan)負載，負(fu)載功(gong)率(lv)在10KW以下。

     《火(huo)災(zai)自動報(bao)警(jing)系(xi)統(tong)設計(ji)規範》GB50116-2013：

      9.1.6條文(wen)說明 電氣(qi)火(huo)災(zai)監(jian)控系(xi)統(tong)的(de)設置(zhi)不(bu)應影(ying)響(xiang)供(gong)電系(xi)統(tong)的(de)正常(chang)工(gong)作(zuo)，不(bu)宜自(zi)動切(qie)斷(duan)供電電源(yuan)。

      9.2.4條(tiao)文(wen)說明 具有探測(ce)線(xian)路故障(zhang)電弧(hu)功(gong)能的(de)電氣(qi)火(huo)災(zai)監(jian)控探測(ce)器(qi)，其保(bao)護線路(lu)長度(du)不(bu)宜大(da)於100m

      12.4.6條文(wen)說明 電氣(qi)線路應設置(zhi)電氣(qi)火(huo)災(zai)監(jian)控探測(ce)器(qi)，照(zhao)明線(xian)路(lu)上(shang)應設置(zhi)具(ju)有探測(ce)故(gu)障電弧(hu)功(gong)能的(de)電氣(qi)火(huo)災(zai)監(jian)控探測(ce)器(qi)。

      12.4.6條(tiao)文(wen)說明 高度大(da)於12m的(de)空(kong)間場(chang)所較大(da)的(de)隱患就是(shi)電氣(qi)火(huo)災(zai)，因此設置(zhi)電氣(qi)火(huo)災(zai)監(jian)控系(xi)統(tong)。照(zhao)明(ming)線路故障引起(qi)的(de)火(huo)災(zai)占(zhan)電氣(qi)火(huo)災(zai)的(de)10％左右，此類建築的(de)頂(ding)部較高(gao)，發火(huo)災(zai)在不(bu)容易被(bei)發現(xian)，也(ye)沒法(fa)在其上(shang)面設置(zhi)其他探測(ce)器(qi)，只有設置(zhi)具(ju)有探測(ce)故(gu)障電弧(hu)功(gong)能的(de)電氣(qi)火(huo)災(zai)監(jian)控探測(ce)器(qi)，才(cai)能保(bao)證對(dui)照明(ming)線路(lu)故障引起(qi)的(de)火(huo)災(zai)的(de)有效探測(ce)。

      由上(shang)述國(guo)標要求可知(zhi)：故(gu)障電弧(hu)主(zhu)要針(zhen)對(dui)的(de)是(shi)末端(duan)的(de)照(zhao)明(ming)回(hui)路(lu)，且檢測回路長(chang)度(du)不(bu)超過(guo)100米(mi)。

 

      為了(le)解(jie)決光伏(fu)電站(zhan)的(de)故(gu)障(zhang)電弧(hu)問題，安科瑞研發的(de)AAFD系(xi)列(lie)的(de)故(gu)障(zhang)電弧(hu)，可有效監(jian)控光(guang)伏(fu)電站(zhan)末端(duan)用電回(hui)路(lu)的(de)故(gu)障(zhang)電弧(hu)。

      AAFD系(xi)列故障電弧(hu)探測(ce)器(qi)對(dui)接入線路(lu)中(zhong)的(de)故(gu)障(zhang)電弧(hu)（包(bao)括(kuo)故障(zhang)並聯電弧(hu)、故(gu)障串聯電弧(hu)）進(jin)行(xing)有效的(de)檢測，當(dang)檢測到(dao)線路(lu)中(zhong)存(cun)在引起(qi)火(huo)災(zai)的(de)故(gu)障(zhang)電弧(hu)時，可以進行(xing)現場(chang)的(de)聲(sheng)光報(bao)警(jing)，並(bing)將(jiang)報(bao)警(jing)信(xin)息(xi)傳輸給上(shang)端(duan)監(jian)控設備，以實現預(yu)警(jing)火(huo)災(zai)發生(sheng)的(de)目(mu)的(de)。

      AAFD系(xi)列(lie)故(gu)障(zhang)電弧(hu)探測(ce)器(qi)適用(yong)於工(gong)業與民用(yong)建築中(zhong)10KW及其以下的(de)電氣(qi)線路，其保(bao)護線路(lu)長度(du)不(bu)宜大(da)於100米。產品遵循(xun)國(guo)標GB 14287.4-2014，可適用(yong)於光(guang)伏(fu)電站(zhan)末端(duan)、養(yang)老院、學(xue)校、商業建築、賓(bin)館、工(gong)廠、庫房、圖(tu)書(shu)館(guan)、辦(ban)公(gong)室、家(jia)庭住(zhu)宅(zhai)、以及娛樂(le)場(chang)所等。

安科(ke)瑞壹(yi)站(zhan)式(shi)保(bao)護方案

      解(jie)決方案：

系統(tong)組(zu)網圖(tu)如(ru)下(xia)：

       故(gu)障電弧(hu)可以對(dui)接AcrelEMS企業微(wei)電網能效管(guan)理(li)平(ping)臺(tai)，具(ju)備(bei)強(qiang)大(da)的(de)數(shu)據(ju)接(jie)收、處(chu)理(li)、存(cun)儲(chu)、訪(fang)問能力，平(ping)臺(tai)融(rong)合了電力監(jian)控、電能統(tong)計(ji)、電氣(qi)安全等功(gong)能，互(hu)聯互通(tong)，高(gao)效互(hu)動。

       我國(guo)光(guang)伏(fu)電站(zhan)建(jian)設正在如(ru)火(huo)如(ru)荼(tu)地(di)進行(xing)中(zhong)，已經(jing)走進千(qian)家(jia)萬(wan)戶與老百姓(xing)生(sheng)產生(sheng)活(huo)緊(jin)密相(xiang)連，如(ru)何(he)保(bao)障光(guang)伏(fu)電站(zhan)的(de)“安(an)全(quan)性(xing)"正在引起(qi)全行(xing)業的(de)高(gao)度(du)重(zhong)視。隨(sui)著央(yang)國(guo)企電力集(ji)團布局光伏(fu)產業，電站(zhan)運行(xing)中(zhong)的(de)安(an)全(quan)問題更是(shi)提(ti)高到(dao)重(zhong)中(zhong)之重(zhong)的(de)位(wei)置(zhi)。要想有效解(jie)決這(zhe)壹(yi)問題，需要整個行(xing)業群策(ce)群(qun)力提(ti)出創(chuang)新性解(jie)決方案，並且(qie)不(bu)斷(duan)完善(shan)相關(guan)標準(zhun)和(he)法(fa)規，並在後續(xu)電站(zhan)建(jian)設中(zhong)真正落(luo)實相關(guan)要求。

       2026年(nian)01月10日，財經(jing)委員會(hui)第(di)十壹(yi)次會(hui)議(yi)，研(yan)究全面(mian)加(jia)強(qiang)基(ji)礎設施(shi)建(jian)設問題，提(ti)出構建現代(dai)化(hua)基(ji)礎設施(shi)體(ti)系(xi)，實現經(jing)濟效益、社(she)會效益、生(sheng)態效益、安全(quan)效益相統(tong)壹(yi)，服(fu)務國(guo)家(jia)重(zhong)大(da)戰略，支(zhi)持經(jing)濟社(she)會發展。光伏(fu)電站(zhan)作(zuo)為重(zhong)要的(de)能源(yuan)基(ji)礎設施(shi)，安(an)全(quan)穩(wen)定高效運行(xing)是(shi)經(jing)濟發展的(de)重(zhong)要保(bao)障。

 

[1].周中(zhong).電力儀(yi)表在大(da)型公(gong)共建築電能分項(xiang)計(ji)量(liang)中(zhong)的(de)應用[J].現(xian)代(dai)建築電氣(qi)2010.6

[2].安科瑞電氣(qi)股份(fen)有限公(gong)司(si)產品選(xuan)型手冊.2020.08

[3].GB50116-2014 建(jian)築設計(ji)防(fang)火(huo)規範[S].

[4].GB14287.4-2014 故障電弧(hu)探測(ce)器(qi)[S].