某制药厂屋顶光伏板着火，造成损失数百万美元，罪魁祸首原来是它！

 

       

       近日，澳大利亚，悉尼西部的一家制药厂发生火灾，现场浓烟滚滚。当日下午2点左右，大约15辆消防车、70多名消防员紧急赶赴失火工厂，试图控制火势。

      从火灾现场拍摄图片来看，此次火灾原因系该工厂屋顶上的太阳能电池板起火，火灾迅速烧毁工厂，浓浓黑烟完全覆盖了邻近的建筑物，消防员试图使用樱桃采摘机、水塔设备从空中或外部控制火势，但由于周围温度过高而无法进入工厂。

 

       

      据报道，虽然火灾发生时，有工作人员正在工厂内上班，但当局表示，此次火灾并未造成人员伤亡，但由于该制药厂在发生火灾前，已经完成了数百万美元的设备升级，因此财产损失巨大。

       在“双碳”目标下，以光伏为代表的新能源发电装机持续快速增长，相关新能源基础设施在爆发式增长的同时，也引发过多起安全事故。火灾是光伏电站经济效益损失最大的事故。根据统计，60%以上的光伏电站火灾是因为直流电弧。

 

 

一、什么是直流电弧，起因和破坏力如何?

      直流电弧是一种气体放电现象，可以理解为绝缘情况下产生的高强度瞬时电流。根据文献报道：当用电开关断开电流或接触不良时，如果电路电压不低于20 伏，电流不小于80~100mA，电器的触头间便会产生直流电弧。

     跟交流电弧不一样的是，直流电弧没有过零点，意味着如果发生了直流电弧，触发部位会维持相当长一段时间稳定燃烧而不熄灭。

     在光伏电站中，产生直流电弧的主要原因如下：

1）电缆接头没有拧紧，会导致接触不良；

2）接插件或者直接开关的可靠性；

3）绝缘层长时间老化，由于外力导致绝缘层破损等问题，都会造成直流电弧。

随着电站运行时间增加，出现直流电弧的概率也会增加。

直流电弧产生的高温轻易超过3000℃，能够直接导致起火。综合国内外的案例和数据，直流电弧俨然已经成为引发电站火灾的头号杀手。

 

 

二、直流电弧的发生概率有多大

      不考虑其他接触件以及绝缘部位，在一个10MW的分布式电站中，光接触点便超过了80,000个，它们时刻存在发生直流电弧的可能性。即便在25年的电站运行时间中只有1/1000的接触点发生直流电弧，这个电站也会发生80次直流电弧事件，引起火灾的概率非常之高。

 

     

      若不采取及时有效的防护措施，会产生3000℃以上的高温现象，引发火灾，某些物质熔化甚至蒸发产生大量的有毒气体，进而危及人身生命安全和国家的经济遭受重大损失。因此2011年美国电工法NEC690.8规定光伏系统中直流电压大于80V必须配备检测故障电弧的检测装置和断路器，而UL也制定相应标准UL1699B用以检测评估光伏直流电弧的有效方法。

三、直流电弧保护方法有哪些？

       在光伏现场，要保护直流电弧，根据UL1699B，一般有三种形式的保护。

根据《GBT39750光伏发电系统直流电弧保护技术要求》的定义：

电弧检测器AFD是指用于光伏发电系统直流侧电弧检测并发出故障报警信号的装置。

电弧分断器AFI是指安装于光伏发电系统直流侧，接收电弧检测信号，采取隔离，短路或开关等方式实现灭弧功能的装置。

电弧保护装置AFPE是指检测光伏发电系统直流侧电弧并能够提供电弧保护功能的装置。

1、AFD和AFI独立于逆变器

2、AFD集成在逆变器中，AFI独立

3、AFPE集成于逆变器中

四、直流电弧检测技术方案有哪些

      目前直流电弧保护技术，在国内主流方案主要有，

1、TI方案，TI在直流电弧领域研究非常早，国内的逆变器企业主要是基于TI的芯片进行二次开发。不过该方案的优缺点也非常明显，优点是研究早，产业化程度高，性能好。缺点是需要客户进行二次开发，不同企业对电弧的理解不同，二次开发出来的效果差别很大，市场反馈，误动作比较多。同时，TI方案，成本较高。

2、华为方案，直流电弧保护技术，一直是华为光伏系统的亮点和黑科技，在众多 的光伏论坛上，华为均以此为亮点进行展示，并在客户中，作为特色进行推广。该技术已经获得北京鉴衡认证中心的认证，获得首张AFCI性能最高等级认证证书。华为技术优点明确，但不对外销售芯片方案，主要应用于华为逆变器中。

3、凌石方案，杭州凌石信息技术有限公司是浙江大学微纳电子学院竺红卫教授创办，竺教授专注研究交直流电弧保护技术13年，在交流领域已经大面积产业化，国家省市重特大工程中的电弧保护产品技术均来自于凌石公司。在直流领域，竺教授团队研发的技术已经产业化，在客户现场测试反馈中，没有误报和漏报。作为完成国产的直流电弧保护芯片技术，凌石芯片技术方案正逐步实现国产替代。

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