浅谈光伏电站的安全性

浅谈光伏电站的安全性光伏电站一般安装在荒郊野外，或者屋顶，自然环境恶劣，不可避免会遇到天灾人祸，台风，雪灾，沙尘等自然灾害会损坏设备，老鼠等小动物咬坏设备，电缆也有可难被小偷剪断。电站的安全性非常重要。光伏电站的安全性问题电，俗称“电老虎”，是一个看不见，摸不着，在现代人的生活中有具大作用，但又是十分危险的东西。光伏发电工程，不管是分布式小型电站，还是集中式大型地面电站，都具有一定的危险性，光伏的安全事故并不罕见，此前出于各种原因，很少见诸报道，在苹果工厂上的光伏电站发生火灾后，行业内外一片哗然。苹果股价也应声下跌，损失惨重。光伏组件起火1、火灾是光伏电站经济效益损失最大的事故，光伏电站一旦发生火灾，不能直接用水来灭火，如果是安装在厂房或者民居屋顶上，还很容易危及人身安全。光伏电站中的火灾事故原因很多，主要有以下几个方面：1）设备和电缆老化或者故障，造成短路，2）熔断器、断路器选型和安装不当，造成直流拉弧；3）系统设计缺陷，电缆或者开关载流量偏少，选成局部温度过高；4）施工不当，电气设备螺丝拧得过松，电缆接头压接不牢，选成接头处接触电阻过大；或者螺丝拧得过紧，电缆接头压接变形，也会选成接头处接触电阻过大。2、台风、雷击、冰雪，沙尘等自然灾害，光伏电站在设计之初，就要考虑当地的气候条件，自然灾害对光伏电站的影响，合理设计和选型。电站支架受到台风袭击图为海南文昌一个光伏电站，受到台风正面袭击，组件几乎全部损坏，逆变器厂家为阳光电源集中式逆变器，装在两个钢结构逆变器室，逆变器及时断开，因而没有受到损坏。3、爆炸事故：光伏电站发生爆炸事故虽然比较少，但影响大，对运维人员的安全带来很大的阴影。爆炸主要来自逆变器的里面的IGBT和电容。一个电容爆炸的威力很大，可击穿2毫米厚的钢板。光伏电站事故如何防患于未然合抱之木，生于微毫。任何一起严重事故的背后，必然有29次轻微事故和300起未遂先兆，以及1000起事故隐患。这是飞机涡轮机的发明者德国人帕布斯˙海恩提出的安全法则，被简称为“海恩法则”。实际上，光伏电站并非洪水猛兽，和家用电力体系一样，存在一定风险，但可以通过各种防护措施将事故发生率降至最低。针对光伏电站安全，要从设计之初就要考虑周到，从根源上避免事故隐患。由于光伏电站事故原因复杂，无法一一陈述，下面只说几个典型例子，欢迎有兴趣的朋友与本文作者联系。1、采用合适的熔断器。电气火灾的特点是燃烧速度非常快，一瞬间就会把一个系统的设备损坏，电气万一发生了火灾，首先要想办法迅速切断火灾范围内的电源回路。熔断器俗称保险丝，在电路发生短路时，能迅速切断电路，避免更大的损失，因此在电力行业应用十分广泛。但是，如果熔断器选型不当，反而会给系统造成直流拉弧等危害。（1）熔断器要选择合适的额定电流，电流过小容易误判，电流过大起不到保护作用。（2）短路、电弧和火花短路的主要原因是载流部分绝缘破坏，如：绝缘老化，耐压与机械强度下降，过电压使绝缘击穿，错误操作或将电源投向故障线路，恶劣天气，如大风带来异物撞击造成线路金属绝缘层损坏，老鼠或其它小动物咬坏。接触不良实际上是接触电阻过大，形成局部过热，也会出现电弧、电火花，造成潜在的点火源。（3）汇流箱里面的熔断器，要配专用直流陶瓷结构的熔芯，和相应防火防弧的底座，不可采用裸露的熔芯和PCB板设计方式。可靠性高的方案可靠性低的方案2、光伏系统防雷设计：对太阳能光伏发电系统来说，主要应防止直击雷、雷电感应和雷电波侵入，对直击雷的防护包括对太阳电池阵列和光伏电站厂区的防护，防雷设备主要采用避雷针和避雷带。雷电感应和雷电波侵入的主要途径是架空导线和光伏阵列到机房的引入线，可以采取多级防护措施对太阳能光伏发电系统进行保护。在汇流箱，逆变器，交流配电柜都安装防雷器。光伏系统接地也是非常关键，一方面是系统防雷需要，另一方面是消除设备静电，要严格按标准来施工，很多分布式光伏工程不是很重视，如果地线没有装好，再好的防雷器也没有用。3、光伏电站发生事故的预兆：相对于危险化学品仓库和化工厂而言，光伏电站的安全系数还是非常高的，只要在前期系统方案设计充分考虑到气候因素，选用优质设备和重视施工质量，可以把事故发生率控制到最少。任何一次大事故的发生，事前必定有很多预兆和小事故，在光伏电站运维中，及时处理这些小问题，消除事故发生隐患。就可以避免大事故的发生。1、检查设备，电缆，接头的温度是否异常。设备在设计时，铜排、电缆、接头的电流载流量都会留有一定的余量，正常工作时，温度不会很高，用手可以触摸红外线层，当发生电缆老化、绝缘层破坏时，局部温度会明显升高。2、注意电流，电压的变化。当某一条线路，发电量和别的电路对比时明显偏低，但没有阴影，组件也正常，汇流箱显示电压低，电流少，就要断开检查这条线路，直到完全正常才能接上。3、注意声音的变化。逆变器运行时，风机的声音是稳定的，当风道不畅通或者风机故障，声音会有变化。当电缆绝缘层破坏时，会有对金属在放电的声音，还会产生细微的火花。4、注意颜色的变化。当光伏电站停止运行时，可以拆开设备外壳，检测各个器件的颜色是否有变化，如果发现电器设备局部颜色有变化，如变黑，应该检测检查。5、注意气味的变化。如果在巡视中，闻到有糊味或者烧焦的味道，应该马上停机检测。注意：设备断开时，不能马上用手去触摸裸露的电缆和铜排等元器件，因为系统存在大容量电容和其它发热元器件，要防止电击和烫伤，静待30分钟左右，等放完电和温度降下来再开始检修。作者简介：刘继茂，深圳晶福源市场部业务员，哈尔滨工业大学电力电子研究生。有15年设备维修工作经验，2008年开始从事逆变器研发和光伏系统设计工作。长期跟踪国内外100多个光伏电站运行情况，设计过1000多个并网和离网系统，对设备的选型，可靠性设计，运行维护有独到的理解。