故障电弧在分布式光伏电站的应用

时间：2022-07-23作者：安科瑞电气股份有限公司浏览：181

杨翠

（安科瑞电气股份有限公司  上海嘉定）
摘  要：国家双碳政策下，光伏发电将在未来能源结构中承担主力军角色，同时也将进入一个蓬勃发展的新时代。2021年，分布式光伏电站新增容量过集中式电站，标志着分布式光伏电站进入大规模快速增长阶段，但是，随之而来的“智慧问题”也越来越多，已经到了迫切需要解决的地步。
       “智慧”是一切产业的命脉，是一票否决的原则性问题，光伏电站智慧运营也是电站**的根基所在。随着“整县推进”项目不断落地实施，大量**、学校、医院、居民屋以及加油站、各种料棚和工商业彩钢瓦屋安装光伏电站；可再生能源建筑政策也将推动BIPV（建筑光伏一体化）市场繁荣发展。一直以来，光伏电站“防电弧”和“防火灾”发生是光伏电站的难点、屋电站的痛点、**关注的、社会舆论的焦点。
关键词：光伏电站；故障电弧；电气火灾
 
0 前言
       近年来，光伏电站火灾事故频发，这不仅损失电站财产、发电收益，严重时还会造成建筑物损坏和人身伤害，甚至蔓延到周边环境，导致一系列次生灾害发生。


       电弧产生是光伏电站中常见的故障现象，由于接点脱落、器件老化、绝缘破裂、接地不良等情况都会产生电弧。
 
1 电弧分析
1.1 串联电弧
      串联电弧，又称为拉弧。串联电弧通常由组件间电缆插头接触不良、组串电缆与汇流箱或者逆变器的连接不牢靠等原因造成。
1.2 并联电弧
      并联电弧主要由线路破损引起的正负极性导体短接，或者组串电缆之间短接引起的。当组串电缆被机械挤压或磨损时，在正负极之间，或者不同组串之间就会产生电弧放电，这就是并联电弧故障。还有一种情况也会导致并联电弧，当系统出现串联电弧没有及时处理时，串联电弧的热量烧坏电缆绝缘层，也会产生并联电弧。
      当组件方阵主导体之间发生并联电弧，由于电弧能够得到足够能量，加难以熄灭，将会造成重大火灾事故。通过断开光伏系统直流母线或相应组串可以熄灭串联故障电弧，然而却无法熄灭并联故障电弧，甚至可能导致大的电流通过电弧通路，使电弧燃烧加剧烈。
      目前，逆变器中集成的电弧保护功能，不能检测并联电弧和接地电弧，但并联电弧的破坏力往往是串联电弧的10倍，智慧隐患大。
1.3 接地电弧
      部件老化破损或机械损伤导致对地放电，如果组件平铺在彩钢瓦屋上，将出现接地电弧或漏电情况。这种故障不易排查发现，尤其雨天是常见，目前，解决方法为逆变器停机，等接地处干燥后再开机运行，这种方法并不能有效排除隐患，同时增加人身触电的风险。
2 电弧相关标准及相关应用
      为了减少电气火灾的发生，特别是对末端负载的故障电弧进行检测，我国针对故障电弧检测出台了一些列的标准和政策。
     《故障电弧探测器》GB14287.4-2014


      由上述国标要求可知：故障电弧主要针对的是末端负载，负载功率在10KW以下。
     《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013：
      9.1.6条文说明 电气火灾监控系统的设置不应影响供电系统的正常工作，不宜自动切断供电电源。
      9.2.4条文说明 具有探测线路故障电弧功能的电气火灾监控探测器，其保护线路长度不宜大于100m
      12.4.6条文说明 电气线路应设置电气火灾监控探测器，照明线路上应设置具有探测故障电弧功能的电气火灾监控探测器。
      12.4.6条文说明 高度大于12m的空间场所较大的隐患就是电气火灾，因此设置电气火灾监控系统。照明线路故障引起的火灾占电气火灾的10％左右，此类建筑的部较高，发火灾在不容易被发现，也没法在其上面设置其他探测器，只有设置具有探测故障电弧功能的电气火灾监控探测器，才能对照明线路故障引起的火灾的有效探测。
      由上述国标要求可知：故障电弧主要针对的是末端的照明回路，且检测回路长度不过100米。
 
3. AAFD故障电弧探测器可对光伏电站末端故障电弧进行有效监测
      为了解决光伏电站的故障电弧问题，安科瑞研发的AAFD系列的故障电弧，可有效监控光伏电站末端用电回路的故障电弧。
      AAFD系列故障电弧探测器对接入线路中的故障电弧（包括故障并联电弧、故障串联电弧）进行有效的检测，当检测到线路中存在引起火灾的故障电弧时，可以进行现场的声光报警，并将报警信息传输给上端监控设备，以实现预警火灾发生的目的。
      AAFD系列故障电弧探测器适用于工业与民用建筑中10KW及其以下的电气线路，其保护线路长度不宜大于100米。产品遵循国标GB 14287.4-2014，可适用于光伏电站末端、养老院、学校、商业建筑、宾馆、工厂、库房、图书馆、办公室、家庭住宅、以及娱乐场所等。
安科瑞一站式保护方案
      解决方案：


系统组网图如下：


       故障电弧可以对接AcrelEMS企业微电网能效管理平台，具备强大的数据接收、处理、存储、访问能力，平台融合了电力监控、电能统计、电气智慧等功能，互联互通，高效互动。


4 结束语
       我国光伏电站建设正在如火如荼地进行中，已经走进千家万户与老百姓生产生活紧密相连，如何**光伏电站的“智慧性”正在引起全行业的高度重视。随着央国企电力集团布局光伏产业，电站运行中的智慧问题是提高到重中之重的位置。要想有效解决这一问题，需要整个行业群策群力提出创新性解决方案，并且不断完善相关标准和法规，并在后续电站建设中真正落实相关要求。
       2022年4月26日，*财经*十一次会议，研究全面加强基础设施建设问题，提出构建现代化基础设施体系，实现经济效益、社会效益、生态效益、智慧效益相统一，服务国家重大战略，支持经济社会发展。光伏电站作为重要的能源基础设施，智慧稳定高效运行是经济发展的重要**。
 
参考文献
[1].周中.电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气2010.6
[2].安科瑞电气股份有限公司产品选型手册.2020.08
[3].GB50116-2014 建筑设计防火规范[S].
[4].GB14287.4-2014 故障电弧探测器[S].

安科瑞电气股份有限公司专注于电力运维平台,低压线路保护器,智慧用电管理云平台,故障电弧探测器,智能通信管理机,智能温度控制器等, 欢迎致电 19821750213

• 词条

  词条说明

• 浅谈大型综合超市电气火灾安全隐患及解决方案

  杨翠安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801摘要:随着社会的不断进步与发展，各种各样先进的电气设备进入了大众的工作和生活，带来方便的同时，各种场所的 电气安全隐患也在*增加。由于电气设备的绝缘使用了大量易燃物品，如塑料橡胶、绝缘漆、稀释剂等，电气设备在运行过程中，由于过载、短路、漏电、照明、电加热设备以及开关动作，保险丝熔断、接触不良、静电等可能导致高温、高热、火花放电，可能导致火

• 日照科技中等学校 远程预付费系统的设计与应用

  杨翠安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定 201801； 摘要：介绍日照科技中等学校-宿舍智慧智能管理平台，采用智能预付费仪表进行远程分合控制，达到预付费使用功能。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-3200型远程预付费电能管理系统实现配电回路用电的收费和智慧用电管理。关键词：学生宿舍; ADM130宿舍用电管理终端；Acrel-3200型；

• 泛在电力物联网、能源互联网与虚拟电厂

  杨翠安科瑞电气股份有限公司 201801导读：从能源互联网推进受阻，到泛在电力物联网名噪一时，到虚拟电厂再次走向*，能源领域亟需更进一步的数智化发展。如今，随着新型电力系统建设推进，虚拟电厂有望迎来快速发展。除了国网和南网公司下属的电力信息化公司外，市场正磨霍霍，共探新蓝海。6月1日，据南方财经报道，南方电网深圳供电局联合南网科研院，于5月19日至30日运用5G**切片技术，在国内验证了虚拟电厂

• 荆门剧院电气火灾监控系统设计与应用小结

  杨翠安科瑞电气股份有限模式 上海嘉定 摘要：本文简述了电气火灾监控系统的组成原理，分析了电气火灾监控系统在应用中的设计依据和相关规范。通过安科瑞剩余电流式电气火灾监控系统在荆门剧院电气火灾监控系统项目的实例介绍，阐述了电气火灾监控系统功能的实现及其重要意义。关键词： 电气火灾；监控系统；Acrel-6000/B； 0 概述  &