分布式光伏电站设备安全风险及防范措施

光伏电站设备安全风险及防范措施

近年来，由于施工质量差、设备选型不过关、后期运维不到位等原因，分布式光伏电站安全事故时有发生，特别是与建筑结合的分布式光伏电站火灾事故，可能会造成人身、财产的巨大损失，尤其应引起业内重视。

本文主要从设备安全的角度分析分布式光伏电站安全风险及相应防范措施。其中，分布式光伏电站设备风险主要可以分为火灾风险及自然灾害风险。

一、 火灾风险

引起火灾的因素

光伏电站设备多、直流电压较高，存在较多火灾安全隐患点，一旦发生火灾事故可能会对电站发电设备、建筑物以及建筑内人员造成重大伤害。引起分布式光伏电站火灾事故的因素主要有：

1. 组件热斑

热斑效应可能导致组件局部温度高达100℃以上，造成焊点熔化、局部烧毁，甚至引起火灾。

图2 组件热斑引起背板局部烧毁

引起组件热斑的原因主要有：组件局部遮挡、虚焊、气泡等。

组件热斑防范措施主要包括：选择可靠组件、配备红外热像仪、及时进行表面清洗等。另外，当发生严重热斑时，应及时更换组件，防止组件起火烧毁。

2. 连接器故障

连接器质量差、互插、不规范安装都可能引起接触电阻过大，从而造成过热烧毁。

图3 连接器烧毁

连接器过热烧毁防范措施主要有：选用高品质连接器、严禁连接器互插、使用专业安装工具、利用红外热像仪巡检等。

3. 线缆虚接

光伏电站中线缆连接点众多，不可靠的连接一方面可能会引起接触电阻过大，造成过热烧毁；另一方面，在较高直流电压下，线缆虚接容易产生直流拉弧。

图4 线缆虚接引起汇流箱烧毁

线缆虚接防范措施主要有：采用专业工具进行安装、定期巡检。

4. 绝缘失效

线缆受到磨损、腐蚀、损坏以及长期浸泡、曝晒都可能降低绝缘性能，造成正负极电缆出现短路、拉弧，导致火灾发生。

图5 线缆损坏导致绝缘性能下降

图6 线缆浸泡导致绝缘性能下降

线缆绝缘失效防范措施主要有：选用光伏专用线缆、规范线缆铺设、定期进行线缆绝缘性能测试。

5. 人员误操作

在光伏电站直流侧相关设备中，只有直流断路器或直流开关具有灭弧功能，在断路器闭合情况下，直接插拔连接器或保险，可能会造成拉弧。

更换汇流箱内部部件或阵列断电检测规范操作：先用钳形表测电流，然后断开断路器，再用钳形表确认电流为0，最后断开熔断器，在确保无电的情况下进行操作。

更换汇流箱内部部件后或阵列检测后上电规范操作：先确保接线正常，闭合熔断器，最后闭合断路器。

逆变器断电检测规范操作：断开交流断路器，将直流开关旋转至“OFF”位置，在确保无电的情况下进行操作。

逆变器检测后上电规范操作：先确保接线正常，将直流开关旋转至“ON”位置，最后闭合交流断路器。

火灾事故紧急预案

为了快速响应火灾事故、减少火灾损失，光伏电站应配备有效的防火设施，建立专门的防火应急预案。

1. 电站现场应备防火设施

分布式光伏电站现场应配备的防火设施主要包括：1）火灾报警系统、自动灭火系统等自动防火装置；2）灭火器、消防栓、消防沙等消防器材；3）防毒面具、正压式呼吸器、急救药品等安全防护用品；4）应急照明装备；5）通讯工具及有关通讯录。

图7 光伏电站消防器材

2. 光伏电站火灾处理程序

1）现场发现火情后立即报告当值负责人； 2）当值负责人组织查看火势情况，判断起火位置； 3）切断相关电源；

4）釆取合适灭火措施进行灭火，控制火势蔓延；

5）经判断火势不可控制时，立即拨打119报警电话请求援，派人在路口等候。

二、 自然灾害风险

表1 光伏电站常见自然灾害风险及防范措施

风险类型 风险描述 1）等电位连接失效； 雷电风险 2）接地扁铁锈蚀； 3）直击雷或雷电感应破坏设备 1）组件吹落； 2）支架倒塌 主要防护措施 1）有效的雷电防护设计； 2）定期检测接地连续性及接地电阻值； 3）及时修复、更换失效部件 1）合理设计支架结构及可靠安装； 暴风风险 2）对于风抗较大的地方应降低支架高度，增加负重块重量，尽量采用镀锌钢材支架，将前后排支架连接

洪水风险 1）组件、汇流箱、逆变器 等设备浸泡 1）选址时充分考虑当地最大降水雨量、积水深度、洪水水位、排水条件等； 2）增设排水系统 1）施工后电缆沟或桥架严密封堵或放置防鼠板； 动物破坏风险 1）老鼠咬坏PVC管及线缆 2）放置鼠药或捕鼠器； 3）站内食物不要乱放； 4）使用铠装电缆 三、 总结

分布式光伏电站安全预防应贯穿于包括选址、设计、选型、施工、运维在内的整个生命周期，电站业主及运维人员应坚持“安全第一、预防为主”的运维理念，将安全隐患消除在萌芽之中。