某製藥廠屋頂光伏板著火☁✘╃，造成損失數百萬美元☁✘╃，罪魁禍首原來是它•│││·！

 

       

       近日☁✘╃，澳大利亞☁✘╃，悉尼西部的一家制藥廠發生火災☁✘╃，現場濃煙滾滾₪╃◕₪·。當日下午2點左右☁✘╃，大約15輛消防車╃↟││、70多名消防員緊急趕赴失火工廠☁✘╃，試圖控制火勢₪╃◕₪·。

      從火災現場拍攝圖片來看☁✘╃，此次火災原因系該工廠屋頂上的太陽能電池板起火☁✘╃，火災迅速燒燬工廠☁✘╃，濃濃黑煙完全覆蓋了鄰近的建築物☁✘╃，消防員試圖使用櫻桃採摘機╃↟││、水塔裝置從空中或外部控制火勢☁✘╃，但由於周圍溫度過高而無法進入工廠₪╃◕₪·。

 

       

      據報道☁✘╃，雖然火災發生時☁✘╃，有工作人員正在工廠內上班☁✘╃，但當局表示☁✘╃，此次火災並未造成人員傷亡☁✘╃，但由於該製藥廠在發生火災前☁✘╃，已經完成了數百萬美元的裝置升級☁✘╃，因此財產損失巨大₪╃◕₪·。

       在“雙碳”目標下☁✘╃，以光伏為代表的新能源發電裝機持續快速增長☁✘╃，相關新能源基礎設施在爆發式增長的同時☁✘╃，也引發過多起安全事故₪╃◕₪·。火災是光伏電站經濟效益損失最大的事故₪╃◕₪·。根據統計☁✘╃，60%以上的光伏電站火災是因為直流電弧₪╃◕₪·。

 

 

一╃↟││、什麼是直流電弧☁✘╃，起因和破壞力如何?

      直流電弧是一種氣體放電現象☁✘╃，可以理解為絕緣情況下產生的高強度瞬時電流₪╃◕₪·。根據文獻報道↟↟☁↟：當用電開關斷開電流或接觸不良時☁✘╃，如果電路電壓不低於20 伏☁✘╃，電流不小於80~100mA☁✘╃，電器的觸頭間便會產生直流電弧₪╃◕₪·。

     跟交流電弧不一樣的是☁✘╃，直流電弧沒有過零點☁✘╃，意味著如果發生了直流電弧☁✘╃，觸發部位會維持相當長一段時間穩定燃燒而不熄滅₪╃◕₪·。

     在光伏電站中☁✘╃，產生直流電弧的主要原因如下↟↟☁↟：

1）電纜接頭沒有擰緊☁✘╃，會導致接觸不良；

2）接外掛或者直接開關的可靠性；

3）絕緣層長時間老化☁✘╃，由於外力導致絕緣層破損等問題☁✘╃，都會造成直流電弧₪╃◕₪·。

隨著電站執行時間增加☁✘╃，出現直流電弧的機率也會增加₪╃◕₪·。

直流電弧產生的高溫輕易超過3000℃☁✘╃，能夠直接導致起火₪╃◕₪·。綜合國內外的案例和資料☁✘╃，直流電弧儼然已經成為引發電站火災的頭號殺手₪╃◕₪·。

 

 

二╃↟││、直流電弧的發生機率有多大

      不考慮其他接觸件以及絕緣部位☁✘╃，在一個10MW的分散式電站中☁✘╃，光接觸點便超過了80,000個☁✘╃，它們時刻存在發生直流電弧的可能性₪╃◕₪·。即便在25年的電站執行時間中只有1/1000的接觸點發生直流電弧☁✘╃，這個電站也會發生80次直流電弧事件☁✘╃，引起火災的機率非常之高₪╃◕₪·。

 

     

      若不採取及時有效的防護措施☁✘╃，會產生3000℃以上的高溫現象☁✘╃，引發火災☁✘╃，某些物質熔化甚至蒸發產生大量的有毒氣體☁✘╃，進而危及人身生命安全和國家的經濟遭受重大損失₪╃◕₪·。因此2011年美國電工法NEC690.8規定光伏系統中直流電壓大於80V必須配備檢測故障電弧的檢測裝置和斷路器☁✘╃，而UL也制定相應標準UL1699B用以檢測評估光伏直流電弧的有效方法₪╃◕₪·。

三╃↟││、直流電弧保護方法有哪些╃•│？

       在光伏現場☁✘╃，要保護直流電弧☁✘╃，根據UL1699B☁✘╃，一般有三種形式的保護₪╃◕₪·。

根據《GBT39750光伏發電系統直流電弧保護技術要求》的定義↟↟☁↟：

電弧檢測器AFD是指用於光伏發電系統直流側電弧檢測併發出故障報警訊號的裝置₪╃◕₪·。

電弧分斷器AFI是指安裝於光伏發電系統直流側☁✘╃，接收電弧檢測訊號☁✘╃，採取隔離☁✘╃，短路或開關等方式實現滅弧功能的裝置₪╃◕₪·。

電弧保護裝置AFPE是指檢測光伏發電系統直流側電弧並能夠提供電弧保護功能的裝置₪╃◕₪·。

1╃↟││、AFD和AFI獨立於逆變器

2╃↟││、AFD整合在逆變器中☁✘╃，AFI獨立

3╃↟││、AFPE集成於逆變器中

四╃↟││、直流電弧檢測技術方案有哪些

      目前直流電弧保護技術☁✘╃，在國內主流方案主要有☁✘╃，

1╃↟││、TI方案☁✘╃，TI在直流電弧領域研究非常早☁✘╃，國內的逆變器企業主要是基於TI的晶片進行二次開發₪╃◕₪·。不過該方案的優缺點也非常明顯☁✘╃，優點是研究早☁✘╃，產業化程度高☁✘╃，效能好₪╃◕₪·。缺點是需要客戶進行二次開發☁✘╃，不同企業對電弧的理解不同☁✘╃，二次開發出來的效果差別很大☁✘╃，市場反饋☁✘╃，誤動作比較多₪╃◕₪·。同時☁✘╃，TI方案☁✘╃，成本較高₪╃◕₪·。

2╃↟││、華為方案☁✘╃，直流電弧保護技術☁✘╃，一直是華為光伏系統的亮點和黑科技☁✘╃，在眾多 的光伏論壇上☁✘╃，華為均以此為亮點進行展示☁✘╃，並在客戶中☁✘╃，作為特色進行推廣₪╃◕₪·。該技術已經獲得北京鑑衡認證中心的認證☁✘╃，獲得首張AFCI效能最高等級認證證書₪╃◕₪·。華為技術優點明確☁✘╃，但不對外銷售晶片方案☁✘╃，主要應用於華為逆變器中₪╃◕₪·。

3╃↟││、凌石方案☁✘╃，杭州凌石資訊科技有限公司是浙江大學微納電子學院竺紅衛教授創辦☁✘╃，竺教授專注研究交直流電弧保護技術13年☁✘╃，在交流領域已經大面積產業化☁✘╃，國家省市重特大工程中的電弧保護產品技術均來自於凌石公司₪╃◕₪·。在直流領域☁✘╃，竺教授團隊研發的技術已經產業化☁✘╃，在客戶現場測試反饋中☁✘╃，沒有誤報和漏報₪╃◕₪·。作為完成國產的直流電弧保護晶片技術☁✘╃，凌石晶片技術方案正逐步實現國產替代₪╃◕₪·。

掃碼瞭解更多電弧知識