光伏电站“防电弧”和“防火灾”发生是光伏电站的难点

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商业回报的根基所在。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。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、政府关注的焦点、社会舆论的焦点。

【关键词】：分布式光伏电站；故障电弧探测器；电气火灾

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。

电弧分析

●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。

●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。

当组件方阵主要导体之间发生并联电弧将会造成重大火灾事故。通过切断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。

●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，这种方法并不能合理排除隐患，同时增加人身触电的风险。

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系列的标准和政策。

●《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 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 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 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，发生火灾不容易被发现，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，才能保证对照明线路故障引起的火灾的合理探测。

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。