مخاطر السلامة من الحرائق
في السنوات الأخيرة ، حدثت حوادث حريق في محطات الطاقة الكهروضوئية بشكل متكرر ، والتي لا تفقد ممتلكات محطة الطاقة ودخل توليد الطاقة فحسب ، بل تتسبب أيضًا في تلف المباني والإصابات الشخصية ، بل تنتشر في البيئة المحيطة ، مما يؤدي إلى سلسلة من الكوارث الثانوية .
DC arc هي ظاهرة الخطأ الأكثر شيوعًا في محطة الطاقة الكهروضوئية. تحدث الأقواس بسبب التسرب من التلامس ، وتقادم الجهاز ، وتمزق العزل ، وسوء التأريض. علاوة على ذلك ، فإن ضرر DC arc أكبر بكثير من ضرر القوس AC ، لأنه لا توجد نقطة عبور صفرية في DC arc ، بمجرد حدوثها ، ستستمر في الاحتراق ، ومن الصعب إخمادها ، ومن السهل جدًا تسبب حوادث الحريق. وفقًا للإحصاءات ، فإن أكثر من نصف حوادث الحريق في محطات الطاقة الكهروضوئية ناتجة عن أقواس التيار المستمر. عندما تصبح مواصفات الوحدات الكهروضوئية أكبر ، تزداد قوة وتيار النظام الجانبي للتيار المستمر. وفقًا لقانون جول Q=I²Rt ، يتضاعف التيار ، ويزيد التأثير الحراري لنقطة الدائرة القصيرة 4 مرات ، كما يزداد خطر التسبب في نشوب حريق بشكل كبير.
تصنيف DC Arc
على عكس المنتجات الكهربائية التقليدية ، لا توجد حاوية متكاملة للوحدات الكهروضوئية وأسلاكها لاحتواء أقواس وشرارات ناتجة عن أخطاء في المكونات والأسلاك ، في حين أن العديد من التركيبات الكهروضوئية قادرة على العمل بجهد التيار المستمر النموذجي الذي يحافظ على أقواس التيار المستمر.
هناك ثلاث فئات رئيسية من الأقواس في التركيبات الكهروضوئية:
- قد يكون سبب أقواس السلسلة هو الأسلاك غير الصحيحة أو الأسلاك المتقطعة
- قد يكون سبب الأقواس المتوازية هو قصر الدائرة الجزئية بين الخطوط المتجاورة ذات الإمكانات المختلفة
- الأقواس الأرضية بسبب عطل العزل
سلسلة القوس
سلسلة القوس ، والمعروفة أيضًا باسم القوس المرسوم. تحدث أقواس السلسلة عادةً بسبب ضعف الاتصال بمقابس الكابلات بين المكونات ، وضعف الاتصال بين كبلات السلسلة وصناديق التجميع أو العاكسات. نظرًا للعدد الكبير من المقابس المتسلسلة في محطة الطاقة الكهروضوئية ، يوجد 2000 زوج من المقابس في محطة الطاقة الكهروضوئية على السطح بقدرة 1 ميجاوات. من الصعب التأكد من أن جميع القوابس ذات نوعية جيدة مع العديد من أزواج المقابس. تؤدي هذه المخاطر إلى ضعف الاتصال وتشكيل أقواس التيار المستمر.
في الوقت الحالي ، تدمج بعض المحولات وظيفة الحماية القوسية ، ولكن هناك مشكلتان رئيسيتان مع هذه الحماية: أولاً ، إذا كان هناك خطأ قوس في سلسلة واحدة ، فسيتم إغلاق العاكس بأكمله ، مما يتسبب في ضرر كبير. فقدان توليد الطاقة ثانيًا ، بدون وظيفة موقع خطأ القوس ، لا يمكن لموظفي التشغيل والصيانة العثور على موقع القوس في الوقت المناسب وبدقة ، وهو في الأساس لا يوجد حل. الحماية التقنية الوحيدة التي يمكنهم القيام بها هي الحفاظ على تشغيل العاكس. من وجهة النظر هذه ، لا يمكن لوظيفة حماية رسم القوس المدمجة في العاكس أن تحل بفعالية مشكلة خطأ رسم القوس.
القوس المتوازي
تحدث الأقواس المتوازية بشكل أساسي بسبب قصر دائرة الموصلات الموجبة والسالبة بسبب تلف الخط ، أو قصر الدائرة بين كبلات السلسلة. عندما يتم ضغط الكابلات الخيطية أو تآكلها ميكانيكيًا ، يحدث الانحناء بين الأقطاب الموجبة والسالبة ، أو بين الأوتار المختلفة ، وهو خطأ قوس متوازي. هناك موقف آخر يمكن أن يؤدي أيضًا إلى أقواس متوازية. عندما لا يتم التعامل مع أقواس السلسلة في النظام في الوقت المناسب ، فإن حرارة أقواس السلسلة تحرق عزل الكابلات ، وتولد أقواسًا متوازية.
عندما يحدث قوس متوازي بين الموصلات الرئيسية للمصفوفة المربعة المكونة ، نظرًا لأن القوس يمكن أن يحصل على طاقة كافية ، يكون من الصعب إخماده ، مما يؤدي إلى وقوع حريق كبير. يمكن إطفاء قوس العطل المتسلسل عن طريق فصل ناقل التيار المستمر أو السلسلة المقابلة للنظام الكهروضوئي ، ولكن لا يمكن إخماد قوس الخطأ المتوازي ، وقد يتسبب في مرور تيار أكبر عبر مسار القوس ، مما يجعل القوس أكثر كثافة.
في الوقت الحالي ، لا تستطيع وظيفة حماية القوس المدمجة في العاكس اكتشاف الأقواس المتوازية والأقواس الأرضية ، لكن القوة التدميرية للأقواس المتوازية غالبًا ما تكون 10 أضعاف تلك الموجودة في الأقواس التسلسلية ، كما أن خطر السلامة أكبر.
القوس الأرضي
يؤدي تقادم المكونات وتلفها أو التلف الميكانيكي إلى التفريغ الأرضي. إذا تم وضع المكونات بشكل مسطح على سطح القرميد الفولاذي الملون ، فسيكون هناك أقواس أرضية أو تسرب. ليس من السهل اكتشاف هذا النوع من الأخطاء ، خاصة في الأيام الممطرة. في الوقت الحاضر ، الحل هو إغلاق العاكس وانتظار تجف الأرض قبل بدء تشغيله. لا يمكن لهذه الطريقة أن تقضي على المخاطر بشكل فعال وتزيد من خطر التعرض لصدمة كهربائية شخصية.
الجهد العالي DC
في محطة الطاقة الكهروضوئية ، يتم توصيل الوحدات الكهروضوئية في سلسلة لتشكيل دائرة جهد عالي ، والتي تصل عمومًا إلى حوالي 1000 فولت. حتى عند إيقاف تشغيل النظام ، لا يزال هناك جهد عالٍ للتيار المستمر يبلغ حوالي 1000 فولت في مصفوفة الوحدة الكهروضوئية. خاصة بالنسبة لمحطات الطاقة الكهروضوئية الموجودة على الأسطح ، عندما يحدث حريق في محطات الطاقة الكهروضوئية والمباني ، يصعب الإنقاذ بأمان ؛ أثناء التشغيل الروتيني لمحطة الطاقة وصيانتها أو صيانة الممتلكات ، يتعرض المشغلون والمفتشون أيضًا لخطر الصدمة الكهربائية.
تحليل مخاطر السيناريو
حكومة ، مدرسة ، مستشفى ، سطح سكني
1. السيطرة الإقليمية. من المستحيل استخدام طائرات بدون طيار لمسح المكونات بحثًا عن أي خلل ، ولا يمكن العثور على الخطر في الوقت المناسب ؛
2. عدد السكان كثيف. تحتوي مجموعة المربعات المكونة على تسرب ، ومخاطر عالية لصدمة كهربائية للأفراد ؛
3. الإنقاذ محدود. في حالة الطوارئ مثل الحريق ، لا يمكن إيقاف الجهد العالي للسلسلة ، مما يعيق عملية الإنقاذ ؛
4. تأثير الرأي العام. في حالة وقوع حادث ، سيكون للرأي العام تأثير أكبر
سقف قرميد فولاذي ملون مختلف
1. من الصعب التفتيش. سطح القرميد الفولاذي الملون غير مريح للفحص ، ولا يمكن اكتشاف مخاطر سلامة القوس في الوقت المناسب ؛
2. الإنقاذ محدود. في حالة الطوارئ مثل الحريق ، لا يمكن إيقاف الجهد العالي للسلسلة ، مما يعيق عملية الإنقاذ ؛
3. السقف هش. ومن السهل حرق شرارة DC arc من خلال البلاط الفولاذي الملون ودخول المساحة السفلية ، مما يتسبب في حدوث حريق وتلف الممتلكات
الطرق السريعة والأنهار ومناطق أخرى
1. المخاطر البيئية. شرارات قوسية متفرقة من أعقاب السجائر ومكوناتها يمكن أن تتسبب بسهولة في احتراق الأعشاب الضارة في الأسفل ؛
2. من الصعب التفتيش. المنطقة الطويلة والضيقة غير ملائمة للتفتيش ، والتشغيل والصيانة صعبان ، ولا يمكن العثور على المخاطر في الوقت المناسب ؛
3. صعوبة الإنقاذ. بعيدًا عن المنطقة الحضرية ، مثل الحرائق والحوادث الأخرى ، من الصعب الإنقاذ ؛
4. حادث ثانوي. عندما تتسبب السيارة أو حادث آخر في إتلاف المكونات ، فلا يمكن إيقاف الجهد العالي للسلسلة في الوقت المناسب ، مما قد يتسبب في وقوع حادث ثانوي خطير.
القوانين واللوائح الوطنية
الولايات المتحدة الأمريكية:
وفقًا لأحدث إصدار من وثيقة الكود الوطني للكهرباء NEC2020:
خذ المسافة إلى المصفوفة الكهروضوئية 305 مم كحد أقصى ، خارج الحد ، في غضون 30 ثانية بعد بدء تشغيل جهاز الزناد ، ينخفض الجهد إلى أقل من 30 فولت ؛ داخل الحدود ، يجب أن يكون لديك "نظام التحكم في الخطر الكهروضوئي" ، أو تقليل الجهد إلى أقل من 80 فولت في غضون 30 ثانية بعد بدء تشغيل جهاز التشغيل.
كندا:
وفقًا لإصدار الكود الكهربائي الكندي 2021:
عندما يكون الجهد الجانبي للتيار المستمر للنظام الكهروضوئي أكبر من 80 فولت ، يجب تثبيت جهاز مقاطعة عطل القوس أو أي معدات أخرى معادلة.
عند تركيب نظام الطاقة الكهروضوئية في المبنى أو عليه ، يجب تركيب جهاز إغلاق سريع. على بعد متر واحد من الوحدة الكهروضوئية ، بعد بدء تشغيل جهاز الإغلاق السريع ، يلزم تقليل الجهد إلى أقل من 30 فولت في غضون 30 ثانية.
ألمانيا:
وفقًا للمعيار الألماني VDE-AR-E 2100-712:
في النظام الكهروضوئي ، إذا تم إيقاف تشغيل العاكس أو تعطل الشبكة ، يجب أن يكون جهد التيار المستمر أقل من 120 فولت. تم ذكر استخدام جهاز إيقاف التشغيل لجعل الجهد الجانبي للتيار المستمر أقل من 120 فولت.
أستراليا:
وفقًا للقسم 4.3.3 من أحدث معيار AS / NZS 5033: 2021:
عندما يكون جهد التيار المستمر أكبر من 120Vd.c ، يجب تثبيت جهاز فصل بين الوحدة والعاكس.
تايلاند:
وفقًا للقسم 4.3.13 من الكود الكهربائي التايلاندي - منشآت تزويد الطاقة الشمسية على الأسطح لعام 2022:
مطلوب أن تكون محطة الطاقة الكهروضوئية الموجودة على السطح مجهزة بجهاز إغلاق سريع ، والحد الأقصى هو 300 مم من مصفوفة الكهروضوئية. يتم تقليل الجهد داخل النطاق المحدد إلى أقل من 80 فولت في غضون 30 ثانية بعد بدء تشغيل الجهاز ، ويتم تقليل الجهد خارج النطاق الحد إلى أقل من 30 فولت.
منتجات BENY Self-R & D
من أجل السلامة من الحرائق على الأسطح الشمسية والمباني ، تتحكم أجهزة الإغلاق السريع لمستوى سلسلة BENY ومستوى الوحدة النمطية في جهد الألواح وصولاً إلى مستوى آمن معين في ميكروثانية. منع الحوادث وتحسين سلامة نظام الطاقة الشمسية. تم تصميم حلول إيقاف التشغيل السريع لـ BENY وفقًا لمعايير CE ، و TUV ، و UL ، ومتوافقة مع القوانين واللوائح الوطنية مثل الكود الكهربائي التايلاندي ، NEC2020. بصفتها عضوًا في تحالف Sunspec ، تقوم BENY بتطوير وحدات RSD للاتصالات PLC من أجل امتثال أوسع مع محولات سلسلة متعددة. تحقق من المنتجات الآن.
الخاتمة
يجري إنشاء محطات الطاقة الكهروضوئية على قدم وساق ، وقد ارتبطت ارتباطًا وثيقًا بآلاف الأسر. كيفية التأكد من أن"سلامة"من محطات الطاقة الكهروضوئية تجذب اهتمامًا كبيرًا من الصناعة بأكملها. لحل هذه المشكلة بشكل فعال ، تحتاج الصناعة بأكملها إلى العمل معًا للتوصل إلى حلول مبتكرة ، وتحسين المعايير واللوائح ذات الصلة باستمرار ، ثم تنفيذ المتطلبات ذات الصلة حقًا في بناء محطة الطاقة اللاحقة.
كبنية تحتية مهمة للطاقة ، يعد التشغيل الآمن والمستقر والفعال لمحطات الطاقة الكهروضوئية ضمانًا مهمًا للتنمية الاقتصادية.
