如何避免电弧产生？—— AAFD故障电弧探测器为您解决

安科瑞 华楠

摘要：在国家双碳政策下，光伏发电将在未来的能源结构中发挥主要作用，但也将进入一个蓬勃发展的新时代。2021年，分布式光伏电站的新容量超过了集中电站，标志着分布式光伏电站已进入大规模快速增长阶段。然而，随后的安全问题越来越多，已经迫切需要解决。

安全是所有行业的命脉，是一票否决的原则问题，光伏电站的安全运行也是电站商业回报的基础。随着全县推进项目的不断实施，光伏电站安装在大量政府机关、学校、医院、居民屋顶、加油站、各种料棚和工商彩钢瓦屋顶上。长期以来，光伏电站的防弧和防火一直是光伏电站、屋顶电站、政府关注和舆论的难点。

关键词：光伏电站；故障电弧；电气火灾

1.前言

近年来，光伏电站火灾事故频发，不仅损失了电站的财产和发电收入，还造成了建筑物损坏和人身伤害，甚至蔓延到周围环境，导致了一系列次生灾害。

电弧产生是光伏电站中常见的故障现象，由于接头脱落、设备老化、绝缘破裂、接地不良等。

2.电弧分析

l串联电弧

串联电弧，又称拉弧。串联电弧通常由组件间电缆插头接触不良、串联电缆与汇流箱或逆变器连接不牢固等原因引起。

l并联电弧

并联电弧主要由线路损坏引起的正负极性导体短接或串联电缆短接引起。当串联电缆被机械挤压或磨损时，正负极之间或不同串联之间会产生电弧放电，即并联电弧故障。还有一种情况也会导致并联电弧。当系统串联电弧未及时处理时，串联电弧的热量会烧坏电缆绝缘层，也会产生并联电弧。

当组件方阵主导体之间发生并联电弧时，会发生重大火灾事故。串联故障电弧可以通过切断光伏系统的直流母线或相应的组串来熄灭，但并联故障电弧不能熄灭，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，逆变器中成的电弧保护功能无法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，安全风险较大。

l接地电弧

部件老化损坏或机械损坏导致地面放电。如果部件铺在彩钢瓦屋顶上，则会出现接地电弧或泄漏。这种故障不容易发现，尤其是在雨天。目前，解决方案是逆变器停机，接地干燥后启动。该方法不能合理消除隐患，增加人身触电的风险。

3.电弧相关标准及相关应用

为了减少电气火灾的发生，特别是终端负载故障电弧的检测，我国出台了一些故障电弧检测的标准和政策。

l故障电弧探测器GB14287.4-2014

根据上述国家标准要求，故障电弧主要针对终端负载，负载功率为10KW以下。

l《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013

9.1.6电气火灾监测系统的设置不应影响供电系统的正常运行，也不应自动切断供电。

9.2.4具有探测线路故障电弧功能的电气火灾监测探测器，其保护线路长度不得大于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

电气火灾监测探测器。

12.4.6条文说明 高度大于12m空间场所的隐患是电气火灾，因此设置了电气火灾监测系统。照明线路故障引起的火灾约占电气火灾的10%。这些建筑的顶部很高，不容易发现火灾，也不能在其上设置其他探测器。只有设置具有检测故障电弧功能的电气火灾监测探测器，才能保证照明线路故障引起的火灾的合理检测。

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合理监测

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，可合理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）进行合理的检测，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：设置电气火灾监控系统，并在末端电箱设置故障电弧探测器。

 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，平台结合了电力监控、电能统计、电气安全等功能，互联互通，合理互动。

 

 

5、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。要想合理解决这一问题，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落实相关要求。

2022年4月26日，相关部门会议研究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、安全和效益相统一，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，安全稳定合理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2010.6

[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].