آتش سوزی خورشیدی - خطاهای قوس DC

خطای قوس DC چیست؟

گسل قوس ، جریان انرژی الکتریکی از طریق شکاف هوا از طریق مولکول های گاز یونیزه است. در حالی که هوا به طور معمول به عنوان یک محیط غیر رسانا در نظر گرفته می شود ، اختلاف پتانسیل بالا (ولتاژ) بین دو رسانا در مجاورت می تواند باعث تجزیه مولکول های هوا به مواد سازنده یونیزه شده آنها شود (‘پلاسما’) ، که می تواند بار را از یک الکترود به الکترود دیگر منتقل کند.

درجه حرارت قوس الكتريكي به عوامل مختلفي مانند سطح جريان جريان بستگي دارد ، اما به يك سيستم PV معمولي ، آنقدر گرم است كه مي تواند شيشه ، مس و آلومينيوم را ذوب كرده و احتراق مواد اطراف را آغاز كند.

خطاهای قوس DC در کابل کشی DC سیستم های خورشیدی PV رخ می دهد.

نمودار شماتیک– سیستم خورشیدی اینورتر رشته ای با کابل کشی بدون محافظت DC. کابل کشی ، اتصالات و تجهیزات الکتریکی در معرض خطاهای قوس DC با رنگ قرمز نشان داده شده است

آیا ایجاد مشکل در سیستم های الکتریکی AC است؟ نه

قوس زدن در سیستم های الکتریکی منظم AC به عنوان یک خطر مشترک مشاهده نمی شود. این تا حدی به این دلیل است که استانداردهای صنعت برق ، شیوه ها و طراحی قطعات در طی 100 سال گذشته پیشرفت کرده اند یا تا جایی رسیده اند که نصب های مدرن AC بسیار ایمن هستند.

در سیستم های AC کمتر از مسئله قوس است زیرا قوس های AC با متناوب شدن ولتاژ تمایل به خود خاموش شدن دارند و برای ولتاژهای استاندارد شبکه از 0 ولت در هر ثانیه عبور می کنند. برای اینکه خود قوسی دوام داشته باشد ، باید شرایط شروع قوس به طور مداوم وجود داشته باشد. DC در یک ولتاژ مداوم باقی می ماند و هنگامی که قوس برقرار شد تا زمانی که ولتاژ DC وجود دارد ادامه خواهد یافت

آیا خطاهای قوس DC در همه سیستم های خورشیدی رخ می دهد؟ نه

خطاهای قوس DC فقط در سیستم های اینورتر رشته ای رخ می دهد که دارای مدارهای ولتاژ DC بدون محافظت بیش از تقریباً 80 ولت DC هستند.

در کجای منظومه شمسی خطاهای قوس DC رخ می دهد؟

خطا در هر کابل کابل DC که از ماژول های خورشیدی روی سقف تا اینورتر رشته ای که معمولاً در مجاورت تابلوی اصلی نصب می شود ، رخ می دهد. تقریباً 26 اتصال در مدار DC یک سیستم خورشیدی خانگی کوچک (2 کیلو وات) وجود دارد که در محل توسط نصب کننده خورشیدی و تقریباً 50 اتصال در یک سیستم 5 کیلو وات انجام می شود. تمام این اتصالات انجام شده توسط نصاب خورشیدی یک نقطه بالقوه از کار افتادگی است.

همچنین اتصالات اضافی در داخل ماژول های خورشیدی ، مقره های DC و اینورتر رشته ای وجود دارد که نقاط بالقوه خرابی هستند.

انواع گسل های قوس DC که با استفاده از اینورترهای رشته ای در سیستم های خورشیدی رخ می دهد کدامند؟

سه نوع عیب قوس DC وجود دارد:

سلسله– قوس سری وقتی اتفاق می افتد که اتصال در حالی که PV جریان را تولید می کند قطع شود. هر اتصال متناوب در مدار DC امکان تولید خطای قوس DC را دارد. این اتصالات ممکن است شامل اتصالات لحیم شده در داخل ماژول ، اتصالات سیم نوع فشرده سازی ، اتصالات استفاده شده روی سیم های متصل به ماژول های PV ، اتصالات در مقره های DC ، اتصالات در اینورتر ، هرگونه مدار DC در اینورتر یا هر یک از کابل های DC موجود در مدار رشته ای

موازی– قوسهای موازی هنگامی رخ می دهد که در سیستم عایق خرابی ایجاد شده و جریان بین مثبت و منفی جریان داشته باشد. دو هادی با قطبیت مخالف در یک مدار DC اغلب در مجاورت یکدیگر قرار دارند. عایق بندی بین دو سیم می تواند به دلیل جویدن حیوانات بر روی آنها ، خرابی اشعه ماورا بنفش ، شکنندگی ، ترک خوردگی ، نفوذ رطوبت و آسیب مکانیکی بی اثر شود. گسل های قوس موازی می توانند در امتداد هادی ها به سمت مواد سوزاننده آرایه در طول مسیر ادامه پیدا کنند.

به زمین– این عیب فقط به خرابی یک سیستم عایق در زمین نیاز دارد. این می تواند قاب ماژول خورشیدی ، آرایه خورشیدی ، سقف یا هر سطح زمین دیگری باشد.

اغلب یک خطا می تواند به عنوان یک نوع خطا شروع شود (به عنوان مثال خطای سری) اما به نوع دیگری از خطا تبدیل می شود (به عنوان مثال خطای موازی).

چه چیزی می تواند باعث ایجاد خطای قوس DC شود؟

خرابی تداوم هادی به دلیل:

·اتصالات شل شده به دلیل نصب نادرست

·اتصالات شل شده به دلیل اتصالات بی کیفیت

·خوردگی مفاصل با گذشت زمان

خرابی سیستم عایق:

·تخریب عایق به مرور زمان به دلیل قرار گرفتن در معرض اشعه ماورا بنفش

·ترک خوردگی عایق به مرور زمان به دلیل تغییر دما (گرم)– سرد)

·تخریب عایق در اثر افزایش سن

·آسیب به عایق توسط جوندگان ، حشرات ، پرندگان

·آسیب به عایق هنگام نصب

·آسیب به عایق توسط کارهای بعدی ساختمان

·ورود آب به کابل ها ، مجراها.

·ورود آب به مقره های DC از نصب ضعیف

·ورود آب به مقره های DC به دلیل تخریب مهر و موم ها در طول زمان

·ورود آب به اینورتر

·ورود آب به ماژول خورشیدی یا جعبه اتصال

آیا خطاهای قوس DC جای نگرانی دارد؟آره

گسل های قوس الکتریکی DC به عنوان علت اصلی بیش از 400 مورد آتش سوزی ساختمان های خانگی و تجاری در استرالیا شناخته شده است– آتش سوزی در ساختمان که ایمنی ساکنان را به خطر بیندازد و به اموال آسیب برساند. گسل های قوس DC نیز صدمات قابل توجهی به تجهیزات خورشیدی وارد می کند.

با بالاترین کیفیت اجزای کابل کشی DC می توانند با بیشترین دقت انتخاب و نصب شوند. با این حال ، به مرور زمان عایق کابل و تخریب هادی رخ می دهد ، که می تواند باعث خرابی قوس DC شود.

اگر خطای قوس DC را ببینید یا بشنوید ، آیا خاموش کردن اینورتر شما می تواند قوس را متوقف کند؟نه

خطاهای قوس DC در کابل کشی DC در زیر آرایه خورشیدی ، در هر کجای کابل کشی DC از آرایه خورشیدی روی سقف تا اینورتر رشته ای و حتی داخل اینورتر رشته ای رخ می دهد. خاموش کردن اینورتر سیم کشی DC را خاموش نمی کند. سیم کشی DC از آرایه خورشیدی به اینورتر هر زمان که خورشید می درخشد زنده است و هیچ روشی برای جدا کردن این سیم کشی وجود ندارد. بنابراین خاموش کردن اینورتر خطای قوس DC را برطرف نخواهد کرد. بسته به محل گسل ، کار کردن عایق بالای سقف DC ممکن است عیب را جدا کرده و قوس را خاموش کند ، با این وجود نیاز به دسترسی به سقف و قرار دادن عایق مناسب DC است. قطع یک خطای قوس DC با یک جداکننده خطرات خاص خود را ندارد و فقط به عنوان آخرین چاره محسوب می شود.

آیا اینورترهای رشته ای با محافظت از خطای قوس داخلی ، از انواع گسل های قوس DC محافظت می کنند؟نه

اینورترهای رشته ای اکنون با تشخیص خطای قوس داخلی در دسترس هستند. با این حال ، اینها انواع گسل های قوس DC را که در بالا ذکر شد ، شناسایی و جدا نمی کنند.

اینورترها با هویت تشخیص قوس داخلی داخلی ، یک خطای قوس DC با استفاده از نویز روی کابل کشی DC تولید شده توسط قوس هستند. به محض تشخیص قوس ، مدار DC در اینورتر جدا می شود. با این کار a‘سلسله’ قوس اما خاموش نخواهد شد‘موازی’ یا‘زمینی’ قوس گسل کابل DC در زیر آرایه خورشیدی و پایین اینورتر هنگامی که مدار DC در اینورتر جدا شود زنده خواهد ماند. یک خطای موازی یا زمینی با استفاده از اینورترهای رشته ای با محافظت از خطای قوس DC ، در سیستم های خورشیدی به قوس ادامه می دهد.

آیا خطاهای قوس DC فقط در مقره های DC وجود دارد؟نه

یک باور مشترک در بین برخی از نصب کنندگان خورشیدی وجود دارد که گسل های قوس DC فقط در مقره های DC وجود دارد. این درست نیست خطاهای قوس DC در هر جایی که اتصالات در کابل های DC وجود داشته باشد ، خرابی تداوم کابل یا خرابی عایق ایجاد می شود. این در ماژول های خورشیدی ، اتصالات DC ، کابل کشی DC ، اتصالات در مقره های DC یا داخل اینورتر اتفاق می افتد.

آیا حذف مقره های Rooftop DC گزینه ای برای کاهش خطاهای قوس DC است؟نه

عدم نصب مقره های DC پشت بام قطعاً احتمال خرابی آنها را در آینده از بین می برد. با این حال ، تئوری اساسی برق این الزام را الزامی می کند که لازم است بتوانید یک مولد برق را تا حد امکان به منبع جدا کنید. به عنوان مثال ، اگر خطایی در کابل کشی DC در حفره سقف یا هرجای دیگر بین ماژول های خورشیدی و اینورتر رشته ای رخ دهد ، برای جداسازی عیب باید به سیستم روشی برای خاموش کردن منبع تغذیه ارائه شود. اگر فردی به اندازه کافی بدشانس باشد که بتواند با سیم کشی DC تماس بگیرد ، روش نجات ایمن استاندارد این است که قبل از تلاش برای نجات ، منبع تغذیه را جدا کند.

بنابراین اگرچه ممکن است جدا کردن جداکننده DC پشت بام راهی آسان برای جلوگیری از خرابی آنها به نظر برسد ، اما ترک سیستم بدون هیچگونه عایق بندی آرایه خورشیدی در صورت بروز خطا یا تصادف عملی نیست.

آیا حذف مقره های DC از گسل های قوس DC جلوگیری می کند؟نه

خطاهای قوس DC در هر جایی که اتصالات در کابل های DC وجود داشته باشد ، خرابی تداوم کابل یا خرابی عایق کابل رخ می دهد. اگر یک مقره DC با جعبه اتصال یا جعبه marshaling کانکتور DC جایگزین شود ، بروز خطا در این نقطه و همچنین سایر نقاط در مدار DC ادامه خواهد یافت.

موثرترین روش برای جلوگیری از گسل های قوس DC ، از بین بردن وجود ولتاژهای خطرناک DC با استفاده از میکرو مبدل ها یا استفاده از برخی سیستم های بهینه سازی شده DC با DC امن است.

آیا با افزایش سن سیستم های خورشیدی با اینورترهای رشته ای ، احتمال خطاهای قوس DC افزایش می یابد؟آره

با افزایش سن سیستم های خورشیدی احتمال خرابی قوس DC افزایش می یابد. دلیل این امر این است که اتصالات در سیم کشی DC با گذشت زمان دچار خوردگی شده و باعث افزایش امپدانس می شوند و باعث گرما و خرابی تداوم اتصال می شوند و در نتیجه باعث خرابی قوس DC می شوند. همچنین ، مهر و موم بر روی مقره ها ، مجاری و غیره با گذشت زمان تخریب می شود و باعث افزایش آب می شود که می تواند باعث گسل قوس DC شود.

جوندگان ، حشرات ، پرندگان می توانند به عایق آسیب برسانند ، کارهای آینده می توانند به عایق آسیب برسانند یا عایق به مرور زمان تخریب می شود.

آیا درست است که تا زمانی که سیستم خورشیدی DC مطابق با استانداردهای استرالیا (AS5033) نصب شده و از تجهیزات و روش های نصب با کیفیت خوب استفاده می شود ، پس سیستم‘بی خطر’?نه

موارد بی شماری از آتش سوزی ها وجود داشته است که به دلیل تجهیزات در نظر گرفته شده شروع شده است‘کیفیت بالا’ در زمان نصب ، فقط سالها بعد توسط تولید کننده به دلیل نقص در ساخت یا طراحی فراخوانده شد. اغلب این نقص ها تا زمانی که سیستم برای چندین سال کار نکند ، نشان داده نمی شوند.

نصب سیستم های خورشیدی بر روی کلاوها ، به ویژه در شرایط غالباً گرم و ناراحت کننده ، کاری دشوار و گاه خطرناک است. این شرایط برای یک کار کامل مناسب نیست و فقط یک لحظه از غلظت لازم است تا جعبه اتصال یا ایزولاتور DC به گشتاور صحیح محکم نشود– که در نهایت به دلیل نفوذ آب از کار خواهد افتاد. تجربه عملی این است که حتی بهترین بازرگان نیز می تواند گاهی اوقات اشتباه کند و با سیستم های DC این اشتباهات می تواند عواقب فاجعه بار داشته باشد.

استانداردهای استرالیا (به ویژه AS5033) تمام تلاش خود را می کنند تا تمام علل احتمالی گسل های قوس DC در یک منظومه شمسی را از بین ببرند. رژیم های دقیق بازرسی وجود دارد (بسیار بیشتر از هر نصب الکتریکی منظم) و هنوز هم نمونه های بی شماری از گسل های قوس DC فاجعه بار است که هر روز در سیستم های خورشیدی DC در استرالیا رخ می دهد. این به تنهایی باید به این س answerال پاسخ دهد که آیا رعایت استانداردهای موجود استرالیا برای از بین بردن گسل های قوس DC کافی است یا خیر.

تنها راه برای از بین بردن خطر گسل های قوس DC ، از بین بردن ولتاژ خطرناک DC از خود سیستم یا استفاده از فناوری خاص طراحی شده برای کاهش ولتاژ سیستم در سطوح ایمن در صورت بروز خطا است.

آیا تعمیر و نگهداری منظم می تواند از خرابی قوس DC در سیستم های خورشیدی با اینورترهای رشته ای و کابل کشی بدون محافظت DC جلوگیری کند؟نه

یک باور عمومی وجود دارد که اگر یک سیستم خورشیدی DC با کابل کشی DC ولتاژ متوسط ​​محافظت نشده مطابق با استانداردهای استرالیایی AS5033 نصب شود و به طور منظم نگهداری شود ، کاملاً ایمن است. این درست نیست. یک نصاب خورشیدی می تواند منظم منظومه شمسی را نگهداری کند. با این حال ، حتی آن شب پس از بازرسی یا هر شب پس از بازرسی ، یک جوندگان ، پوسوم و غیره می توانند از طریق عایق کابل کشی DC گاز بگیرند. وقتی خورشید طلوع می کند ، صفحات خورشیدی شروع به تولید نیرو می کنند ، رساناهای برهنه زنده می شوند و باعث خرابی قوس DC و آتش سوزی می شوند. عملاً برای یک نصاب خورشیدی غیرممکن است که تمام مهر و موم ها از نفوذ آب در برابر جلوگیری از نفوذ آب جلوگیری کرده و همچنین بررسی کند که تمام اتصالات کابل خورده نیستند و در برابر امپدانس زیاد قرار دارند.

به سادگی هیچ برنامه تعمیر و نگهداری وجود ندارد که بتواند از خطای قوس DC در سیستم های خورشیدی با اینورترهای رشته ای و کابل کشی بدون محافظت DC جلوگیری کند.

آیا این فقط در استرالیا اتفاق می افتد؟نه

ایالات متحده استرالیا را در رسیدگی به این مشکل رهبری می کند. در سال 2014 ، آنها از طریق کد ملی برق (NEC) ، الزامات خاموش شدن سریع آرایه های خورشیدی را معرفی کردند. با خاموش شدن سیستم ، کابل DC از سقف به اینورتر تأمین می شود. در حالی که این کمک کرده است ، اما حوادث گسل های قوس DC با آرایه خورشیدی همچنان ادامه دارد. بنابراین آنها اکنون در حال برنامه ریزی هستند که اقدامات مربوط به خاموش شدن سریع سطح صفحه خورشیدی را برای محدود کردن حداکثر ولتاژ DC درون آرایه ها به 80 ولت DC یا پایین هنگام خاموش شدن سیستم ، معرفی کنند. خاموش شدن سریع سطح پنل خورشیدی باعث بهبود ایمنی خدمات اضطراری و هر کسی می شود با سیستم خورشیدی تماس پیدا کند.

انگلستان این مسئله را تشخیص داده و تحقیقات دقیق در مورد آتش سوزی های خورشیدی ناشی از گسل های قوس DC را انجام داده است.

(مرجع از https://www.acsolarwarehouse.com/)