光伏火災(zāi)極早期預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)

一、光伏系統(tǒng)火災(zāi)原因？

光伏系統(tǒng)火災(zāi)防范措施，如今，光伏發(fā)電發(fā)展迅速，日益普及，在日常應(yīng)用中更應(yīng)加強(qiáng)防范，預(yù)防火災(zāi)事故的發(fā)生。

2023年10月，揚(yáng)州市高郵郭集工業(yè)集中區(qū)一家光伏企業(yè)突發(fā)大火，整個(gè)廠房被燒毀。

英國(guó)某地價(jià)值7000萬(wàn)英鎊倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)圖片

縱觀以上案例，可以發(fā)現(xiàn)光伏火災(zāi)具有較強(qiáng)的破壞性，伴隨著滾滾濃煙，幾乎可以把光伏項(xiàng)目燒毀殆盡。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，光伏電站中的火災(zāi)事故80%以上是由直流側(cè)故障引起，特別是組件熱斑、電氣線路虛接以及直流拉弧問(wèn)題等引發(fā)的火災(zāi)。另外，防火措施失效、組件質(zhì)量問(wèn)題、電氣事故、天氣和自然災(zāi)害也是光伏電站火災(zāi)事故的重要原因。

1組件“熱斑效應(yīng)”

光伏板在通電運(yùn)行中，如果光伏板表面被鳥(niǎo)屎、泥漿、樹(shù)葉，或嚴(yán)重的積塵等覆蓋遮擋，那么被遮擋的局部區(qū)域溫度會(huì)高于其他位置區(qū)域，從而形成“熱斑效應(yīng)”，誘發(fā)安全隱患，重則引發(fā)火災(zāi)事故。

2電氣線路虛接、老化、短路等

由于組件、逆變器、接線盒等電氣設(shè)備的線纜接頭連接不牢、虛接、密封不良等問(wèn)題，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行時(shí)接觸點(diǎn)的電阻增大、發(fā)熱異常、絕緣強(qiáng)度下降，存在自燃危險(xiǎn)。

3直流拉弧

在整個(gè)光伏系統(tǒng)中直流側(cè)電壓通常高達(dá)600~1000V。由于光伏組件接頭接點(diǎn)松脫、接觸不良、接線斷裂、電線受潮、絕緣破裂等原因而極易引起直流拉弧現(xiàn)象。直流拉弧會(huì)導(dǎo)致接觸部分溫度急劇升高，持續(xù)的電弧會(huì)產(chǎn)生3000~7000℃的高溫，并伴隨著高溫碳化周?chē)�器件，輕者使接頭、熔斷器燒毀，重者燒毀組件和設(shè)備引起火災(zāi)。

4天氣和自然災(zāi)害

光伏電站建在戶外，容易受到天氣和自然災(zāi)害的影響。例如強(qiáng)風(fēng)、大雨、冰雹等極端天氣可能會(huì)對(duì)電站的設(shè)備造成損壞，從而引發(fā)事故。

二、極早期光伏火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)建設(shè)方案

采用國(guó)內(nèi)、外最先進(jìn)的極早期火災(zāi)極早期報(bào)警技術(shù)---粒子火災(zāi)感知監(jiān)控系統(tǒng)，檢測(cè)配電柜內(nèi)的粒子濃度，當(dāng)粒子濃度達(dá)到預(yù)警值時(shí)報(bào)警，并將粒子濃度值傳到站內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)預(yù)警子站系統(tǒng)，并進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，當(dāng)數(shù)據(jù)值達(dá)到預(yù)警閾值時(shí)，向相應(yīng)系統(tǒng)發(fā)出早期預(yù)警信號(hào)。

其工作原理是：粒子是物質(zhì)受熱且受損的電微粒。物質(zhì)受熱達(dá)到或超過(guò)物質(zhì)的耐受溫度時(shí)，物質(zhì)的還處于物理變化階段尚未與氧氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)就釋放了大量的微粒，通過(guò)布朗運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散，在物質(zhì)周邊形成暫態(tài)微粒。這種暫態(tài)微粒產(chǎn)生的原因是受熱超限，任何物質(zhì)受熱超限的持續(xù)，就往燃燒的階段發(fā)展，因此，通過(guò)精確測(cè)量熱解粒子釋放的時(shí)間與濃度，可以有效發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備絕緣材料的損壞，對(duì)電氣火災(zāi)進(jìn)行及時(shí)有效的預(yù)警。高壓配電柜內(nèi)發(fā)生電氣故障時(shí)主要的發(fā)熱體是電線與保護(hù)電器，包括聚氯乙烯（PVC）絕緣外皮及保護(hù)電器的絕緣護(hù)套（ABS 材料）、PBC電路板基板等。熱解粒子主要的顆粒成分包括鄰苯二甲酸二（2-乙基己）酯、鄰苯二甲酸單（2-乙基己基）酯、反式角鯊烯、二十一烷等。也就是碳?xì)滏淐-H的化合物的混合。測(cè)量熱解粒子式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器能夠監(jiān)控聚氯乙烯絕緣電纜、鉛酸電池、斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)等用電設(shè)備過(guò)熱分解產(chǎn)生粒子和氣體的濃度，在視覺(jué)可見(jiàn)煙霧產(chǎn)生之前實(shí)施報(bào)警，判斷絕緣體發(fā)熱，實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)的極早期監(jiān)控，防患于未然。

粒子濃度實(shí)現(xiàn)火災(zāi)極早期預(yù)警

三、主要技術(shù)參數(shù)表

四、系統(tǒng)組成

由粒子探測(cè)器、主機(jī)、云平臺(tái)等組成。粒子探測(cè)器通過(guò)MONBUS-RS485總線，連接至主機(jī)，經(jīng)網(wǎng)關(guān)上傳至電網(wǎng)平臺(tái)。