昱能微讲堂丨同为主动安全的AFCI与组件级关断,区别原来那么大!
- 发布时间:2022-08-10 10:53
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【概要描述】分布式光伏迅速发展的同时,光伏安全问题也受到了越来越多的关注。据统计,在光伏电站的火灾中,80%以上是因为直流侧的故障引起的。对此,市场上出现了AFCI、组件级关断等各类解决方案。那么,同为主动安全的它们,究竟有什么不同?我们在设备选型的过程中,该如何选择合适的设备呢?
昱能微讲堂丨同为主动安全的AFCI与组件级关断,区别原来那么大!
【概要描述】分布式光伏迅速发展的同时,光伏安全问题也受到了越来越多的关注。据统计,在光伏电站的火灾中,80%以上是因为直流侧的故障引起的。对此,市场上出现了AFCI、组件级关断等各类解决方案。那么,同为主动安全的它们,究竟有什么不同?我们在设备选型的过程中,该如何选择合适的设备呢?
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分布式光伏迅速发展的同时,光伏安全问题也受到了越来越多的关注。据统计,在光伏电站的火灾中,80%以上是因为直流侧的故障引起的。对此,市场上出现了AFCI、组件级关断等各类解决方案。
那么,同为主动安全的它们,究竟有什么不同?我们在设备选型的过程中,该如何选择合适的设备呢?
光伏电站中的痛点:直流高压
在了解AFCI与组件级关断的区别之前,我们首先需要了解光伏电站中存在的直流高压问题。在传统的组串式光伏系统中,太阳能组件以串联方式排成阵列,整串线路电压累计叠加,一般可以达到600V~1000V。

当系统长年累月运行,电线绝缘层腐蚀后易裸露,非常容易产生直流高压电弧,电弧击穿空气,产生明火,引发火灾,由直流高压引起的电弧是光伏火灾的“元凶”。只要阳光照射,即使断开直流回路,直流高压也会持续存在,消防队员便无法灭火。
直流电弧是如何产生的?
光伏系统中,直流电弧常源于高压拉弧,依据发生的方位可分为3类:
串联电弧
串联电弧往往发生在一根导线上,直流电路中的任何连接故障都有可能产生直流电弧故障,包括模块内的焊接接头、线缆连接老化、连接器故障等。
并联电弧
并联电弧发生在同一个直流电路中,当极性相反的两个导体靠得很近,而两根电线之间的绝缘失效时,就可能产生并联电弧。
该种电弧主要由于接地故障产生。

以上三类电弧都有可能因为系统安装不规范导致接头松动、连接质量差导致接头松动以及线缆随时间腐蚀等原因产生电弧故障,造成安全隐患。串联电弧可以通过断开直流回路的方式熄灭,而并联电弧则通常难以被检测,也无法通过断开直流回路的方式熄灭,是光伏系统中不容忽视的安全隐患。
对于故障电弧的发生,目前业内最普遍的解决方案是AFCI。
什么是AFCI?
内置电弧检测(AFCI)的逆变器通过检测电弧噪声,来识别直流电弧故障,断开直流电路,消除电弧。值得注意的是,AFCI通常可以检测、熄灭的是串联电弧,并联电弧无法通过AFCI功能消除。另外,当AFCI触发,逆变器关机,电路断开的是直流末端与交流端的连接,整个组件阵列以及直流线缆仍然是高压带电状态。
AFCI功能在实际应用中也遇到了诸如电弧噪音微弱,难侦测;外界干扰信号多,易误报,造成系统发电量损失;无法定位故障电弧,找不到故障根源所在等诸多问题。
由此可见,AFCI在实际应用中还有不少的难点尚存。那么除此之外,还有什么方法能够有效应对直流高压电弧?组件级关断!
什么是组件级关断?
组件级关断顾名思义就是断开光伏系统中每块组件之间的连接,从而消除光伏系统阵列中存在的直流高压。针对光伏电站中存在的直流电弧,在组件级关断领域主要有以下2种解决方案:
组件级关断器

组件级关断器是一种可实现组件级别的快速关断的装置,在危急情况下,可以远程或者手动快速关断每一块光伏组件之间的连接,断开后系统电压等于组件开路电压,消除“电击风险”。
微型逆变器

微型逆变器系统为全并联电路设计,组件之间不再有电压叠加,直流电压小于60V,从根本上解决了由于高压直流拉弧引起火灾的风险,消除“直流拉弧风险”与“电击风险”。
小结

综上来看,在光伏电站的安全保障中,AFCI功能主要实现的是直流串联电弧的检测与熄灭。组件级关断则可断开每一块组件之间的连接,使整个系统在关断后处于低压状态,防止危害的进一步发生。
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