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光伏直流安全风险不容忽视 世界最新安规大盘点

在碳中和的大背景下,光伏产业蓬勃发展,但在光伏电站数量急速增加的同时,由于产品质量参差不齐、安装不规范、后期运维不到位等原因而涌现了大量的光伏安全问题。

其中光伏电站直流侧的高压问题尤其需要被重视。在一般光伏电站中,太阳能组件整串线路电压累计,一般可以达到600V~1000V的高压,若连接器接头等部位出现故障,即可能会造成直流拉弧、击穿空气,引发火灾。系统发生火灾后,组件之间无法关断,仍然会有上千伏的高电压,如果消防员贸然施救,可能会产生“电击危险”,对消防员的生命造成威胁。

因此,解决光伏电站中的直流高压问题,成为了整个行业都必须重视的事情。重视“直流高压”,提高行业标准,将成为倡导光伏“新安全”的重要推手。

下面,我们将为大家盘点一下最新有关光伏系统直流安全的相关规定,从标准看光伏系统安全的重要性!

01

国外对于光伏直流安全相关规定

NEC2020

美国国家电气规范

美国国家电气规范(National Electrical Code,简称NEC)由美国国家消防协会(National Fire Protection Association)所制定,是世界上最通用及权威的电气规范标准之一。

规范每三年更新一次,在全美范围内有效,但不同的州可执行不同版本的规范。在最新版的NEC2020文件中要求:以距离到光伏矩阵305mm为界限,界限范围外,在触发设备启动后30S内,电压降低到30V以下,界线范围内,要求具有“光伏危险控制系统”,或在触发设备启动后30S内,将电压降低到80V以下,也就是要求实现“组件级关断”。

组件级关断示意图

 

Canadian Electrical Code 2021

加拿大电气安装法规

根据加拿大电气安装法规 Canadian Electrical Code 2021版要求:光伏系统直流侧电压大于80V时需安装电弧故障中断设备或者其它等同设备。

另外,法规中还规定了:当光伏系统安装在建筑内或者建筑上,应安装快速关断装置。在光伏组件1米外,快速关断装置触发后,要求30S内将电压降低至30V以下。

VDE-AR-E 2100-712

欧盟国家相关安规-德国标准

根据德国标准 VDE-AR-E 2100-712要求:在光伏系统中如果逆变器关闭或者电网出现故障时,需要使直流电压小于120V。其中,提到了可以使用关断装置使直流侧电压降至120V以下。

另外,标准要求在光伏系统的连接点处,如汇流箱等处,安置“光伏系统指示牌”,以明确告知此建筑装有光伏系统。如果发生火灾,消防队员可以第一时间知晓情况,而采取相应的施救措施。

CEI 82-25

欧盟国家相关安规--意大利标准

意大利标准 CEI 82-25标准明确指出:“从安全的角度来看,必须考虑到在有阳光的情况下无法安全关闭光伏系统的情况。这不仅是光伏发电系统的建造和维护阶段的一个注意事项,而且在紧急干预的情况下也是如此。”

AS/NZS 5033

澳洲标准

根据AS/NZS 5033:2014标准中提到:对非交流组件或小型微型逆变器安装的系统而言,组件和逆变器之间需要安装断开装置;对交流组件或小型微型逆变器安装的系统则不需要安装直流侧断开装置。

根据最新AS/NZS 5033:2021标准的4.3.3章节提到:当直流电压大于120Vd.c时,组件和逆变器之间需要安装断开装置。

IEC TR 63226

国际电工委员会IEC 技术报告

根据IEC TR 63226 的章节6.4,在光伏系统起火时,支持消防员灭火的可选方式有:

(1) 在系统关闭后限制电压到组件级电压;

(2) 正常运行或系统关闭时采用微型逆变器;

02

国内对于光伏直流安全相关规定

尽管国内对于快速关断还没有出台强制性的标准法规,但各级也逐步出台了相关的安全标准,助推光伏电站安全有序发展。

加强分布式光伏发电安全工作

征求意见稿

2021年11月26日,国家能源局发布了关于公开征求对《关于加强分布式光伏发电安全工作的通知(征求意见稿)》意见的公告。其中,在“项目设计管理”相关章节中明确要求:安装电弧故障断路器或采用具有相应功能的组件,实现电弧智能检测和快速切断功能;光伏组件应具有安全关断保护功能,保证逆变器关机,交流断电后,系统子阵外直流电压低于安全电压。

公告对于分布式光伏安全性的提高给出了大方向的指引,而“电弧智能检测”、“快速切断功能”以及“直流电压低于安全电压”等要求实际上是对光伏电站中存在的“直流高压”等问题提出了具体性的解决引导措施。

建筑物电气装置的电压区段

根据GBT 18379-2001 《建筑物电气装置的电压区段》中定义的I区段电压等级的限值为120VDC,所以120VDC及以下被认为是人体在正常和故障两种状态下使用各种电器设备,并处于各种环境状态下可触及导电零部件的电压限值,而120VDC以上是不安全的。

光电建筑技术应用规程

根据中国建筑装饰协会发布的《光伏建筑技术应用章程》:高压直流电弧是产生光伏系统火灾的主要原因,在发电系统设计时应尽量减少使用直流线路。光电建筑直流侧系统电压设计,应根据直流电压高低分成不同安全等级:当直流侧电压大于600V时,不应用于有人员活动的光电建筑发电系统;直流侧电压大于120V且小于或等于600V时,应悬挂直流高压警示标志,直流线缆应有金属套管或线槽保护,最小单块光电建筑构件应具有独立快速关断功能,并应接入楼宇自控系统;直流侧电压小于或等于120V时,应具有最小单块建筑构件独立关断功能,并应接入楼宇自控系统。

家庭屋顶并网光伏系统

根据浙江制造团体标准«家庭屋顶并网光伏系统»中规定:直流侧的系统电压超过80V 的家庭屋顶并网光伏系统宜具备直流电弧检测和保护功能,同时宜具备快速关断的功能;家庭屋顶并网光伏系统的方阵直流电压等级不应超过1000V,且不宜超过600V。当光伏方阵的最大系统电压超过600V且不大于1000V时,应限制人员进入。

家庭屋顶光伏电源接入电网技术规范

浙江省市场监督管理局发布的«家庭屋顶光伏电源接入电网技术规范»:光伏电源并网电气设备应符合GB 50054等国家相关技术标准,并满足日常运行、维护和检修的要求。根据GB/T3805和GB/T 18379相关规定,光伏电源应具备技术措施,在施工、维护和检修等情况下能够控制人体可能接触的直流部分电压在120V安全限值范围内。

建筑光伏系统防火技术规范

根据安徽省质量技术监督局发布的《建筑光伏系统防火技术规范》:建筑光伏系统应设置快速关断装置,且在快速关闭装置开始工作的10s内,受控导线的电压应被限制不超过60V或回路电流应被限值不超过1mA。

户用并网光伏系统检测及评价

根据中国建材检验认证集团发布的《户用并网光伏系统检测及评价》:安装在屋顶上的户用并网光伏系统,当直流电压大于120V时,单块光伏组件或组串宜采用快速关断的方式控制危险直流电压,宜采用电弧故障检测、报警及处理系统。

细数下来,其实国内外关于光伏直流安规的规定已经有不少,欧美等发达国家对光伏安全关断及电压有明确标准并强制执行,而国内的光伏安规则多采用建议等方式。相信在光伏新一轮发展下,光伏安全将被提到一个新的高度。在碳中和大背景下的光伏新安全,将会有一个更高的标准,让光伏电站的选型、建设更安全更规范,为光伏系统保驾护航。

来源自昱能科技

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