當(dāng)今社會傳統(tǒng)能源面臨枯竭,人類生態(tài)環(huán)境日益惡化,太陽能光伏發(fā)電以資源豐富、清潔、不受資源分布地域的限制等優(yōu)點成為人們關(guān)注的焦點。近幾年我國光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展,現(xiàn)今國內(nèi)光伏累計裝機容量已超過28GW,并以每年大于10GW的速度增長。光伏電站建站越來越多,如何提高電站的安全性,如何將各種安全隱患防范于未然,也已成為電站業(yè)主們首要
2.1 組串式逆變器到交流匯流箱與集中式直流匯流箱到配電柜安全對比
在集中式方案中,直流匯流箱到直流配電柜這段電纜,電壓高達(dá)500~800Vdc,按照16進(jìn)1出的直流匯流箱進(jìn)行計算,電流大約在130A左右,長度一般超過100米,在山地光伏電站或建筑光伏系統(tǒng)中,由于地形及建筑物的因素,長度可能會超過300米。這段電纜是集中式方案較易發(fā)生著火事故的一段電纜,且由于能量大,影響范圍及后果嚴(yán)重。
組串式方案逆變器至匯流箱的電能傳輸為交流輸電,電壓變?yōu)?80 Vac 或480Vac,電流一般控制在50A以內(nèi),大大降低了發(fā)生火災(zāi)的可能性。
2.1.1 集中式直流匯流箱到配電柜安全風(fēng)險分析
如圖2所示,當(dāng)短路故障(A點)發(fā)生在直流匯流箱和配電柜進(jìn)線斷路器之間時,存在直流回路(紅色)和交流回路(藍(lán)色)。
1)直流回路:由于短路電流較小,直流斷路器QF3為防止誤動作,一般整定電流都較大,使得直流斷路器QF3無法跳脫切斷回路,從而使得匯流箱輸出持續(xù)的直流能量到短路點,維持電弧燃燒,使火災(zāi)風(fēng)險持續(xù)擴大。
2)交流回路:電流主要來自電網(wǎng)側(cè),在直流斷路器QF1及交流斷路器QF2動作前,逆變單元IGBT將承受較大的故障電流,可能會對其產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞。
圖2 直流匯流箱到配電柜故障
案例:2014年7月,某屋頂光伏電站發(fā)生著火,彩鋼瓦屋頂被燒穿了幾個大洞,廠房內(nèi)設(shè)備燒毀若干,損失慘重。最終分析原因為:由于施工或其他原因?qū)е履硡R流箱線纜對地絕緣降低,在環(huán)流、漏電流的影響下進(jìn)一步加劇,最終引起絕緣失效,線槽中的正負(fù)極電纜出現(xiàn)短路、拉弧,導(dǎo)致了著火事故的發(fā)生。
圖3 直流匯流箱到配電柜電纜故障致屋頂燒毀
案例:2014年5月,某山地光伏電站發(fā)生著火,當(dāng)?shù)亓謽I(yè)部門立即責(zé)令停止并網(wǎng)發(fā)電,進(jìn)行全面風(fēng)險評估,持續(xù)時間三個月,造成了數(shù)百萬的損失。最終分析原因為:由于某匯流箱電纜在施工時被拖拽磨損,在運行一段時間后絕緣失效,正負(fù)極電纜出現(xiàn)短路、拉弧,導(dǎo)致了著火事故的發(fā)生。

圖4 直流匯流箱到配電柜電纜破損短路故障引發(fā)山地著火
作者:孫慶 來源:太陽能發(fā)電網(wǎng)
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