故障电弧在分布式光伏电站的应用.docx

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1、故障电弧在分布式光伏电站的应用胡冠楠（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。2023年，分布式光伏电站新增容量超过集中式电站，标志着分布式光伏电站进入大规模快速增长阶段，但是，随之而来的安全问题也越来越多，已经到了迫切需要解决的地步。安全是一切产业的命脉，是一票否决的原则性问题，光伏电站安全运营也是电站取得投资回报的根基所在。随着整县推进项目不断落地实施，大量政府机关、学校、医院、居民屋顶以及加油站、各种料棚和工商业彩钢瓦屋顶安装光伏电站；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

2、。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、屋顶电站的痛点、政府关注的重点、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

3、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，更加难以熄灭，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,甚至可能导致更大的电流通过电弧通路，使电弧燃烧更加剧烈。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，安全隐患更大。1.3 接地电弧部件老化破

4、损或机械损伤导致对地放电，如果组件平铺在彩钢瓦屋顶上，将出现接地电弧或漏电情况。这种故障不易排查发现，尤其雨天更是常见，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本部分适用于王业与民用建筑中iokW及其以1装置中使用的用于电气火灾监控的故障电弧探测器，I除特殊要求由有关标准另行规定外,亦适用于本部分。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I

5、OKW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IOOm12.4.6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，此类建筑的顶部较高，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

6、电气火灾监控探测器，才能保必寸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，且检测回路长度不超过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IOKW及

7、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GB14287.4-2014,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:外形名称型号描述J1*3.0OB-故障电孤集中显示单元AAFD-DU 支持1路剩余电流夕卜接漏电互感器 支持4路温度夕卜接温度传感器 支持32路故障电弧,外接故障电弧传感器 支持2DI,2DO 声光报警，1CD点阵液晶显示 导轨式安装，4模 485通讯，可连接电气火灾主机 1路二总线,连接故障电邨探传感器 可选配4G上传功能jS3故障电孤传感器AAFD-DU-M7与故障

8、电弧集中显示单元配合使用J嚏持穿过线缆规格为6皿2闭口式系统组网图如下:485总线ACreI6000B仁4.，电气火灾蠡控设笛寸-B一故障电弧可以对接ACre1EMS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、电气安全等功能，互联互通，高效互动。变电所光伏发电风力发电电机T1圉DEG愈S0辐照度5FSi1160Wm2204oC446%05m/sACreIEMS企业微电网能效管理平台告理驾驶舱监测参数查询X中央空调t绞她X智能照明控制光伏综合看板X光伏电站点名称胡瑞光伏电站（上海）Q补贴电价：0.67元TkWh电站装机容量：121kW4个380

9、V|%信息（更新时I司：2023-02-2817:14:03）4=哙查看详情I逆变器阚瑞A楂5F便新时间：2023-02-2817114:57）厂家：阳光电源殷份有限公司设备型号：SG33CX-2P-CN状念：运行正常额定交流功率：S3kW弼%率：0.50kW当日发电量：118OKWh组件嵯值功率：38kWp4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，如何保障光伏电站的安全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，电站运行中的安全问题更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。2023年4月26日，中央财经委员会第十一次会议,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、安全效益相统一，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，安全稳定高效运行是经济发展的重要保障。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2010.60.安科瑞电气股份有限公司产品选型手册.2023.083.GB50116-2014建筑设计防火规范.4.GB14287.4-2014故障电弧探测器S.