Fotovoltaic DC Arc Isu Pengenalan dan Penyelesaian

Dengan perkembangan pesat teknologi solar, penjanaan kuasa fotovoltaik telah menjadi salah satu penyelesaian tenaga hijau yang penting di seluruh dunia. Sistem Photovoltaic memainkan peranan penting, sama ada di atas bumbung kediaman, taman perindustrian, atau loji kuasa solar skala -. Pada masa yang sama, isu keselamatan sistem fotovoltaik secara beransur -ansur mendapat perhatian. DC Arc, sebagai fenomena elektrik yang boleh menjejaskan kestabilan sistem fotovoltaik, adalah pemahaman yang teliti oleh setiap pengamal dan pengguna.

1. Makna arka DC mencolok

Arcing semasa langsung, seperti namanya, merujuk kepada fenomena di mana arka membentuk antara titik hubungan apabila laluan semasa dalam litar semasa langsung tiba -tiba terganggu.

Arka elektrik adalah sejenis fenomena pelepasan gas. Apabila gas diionkan, ia membentuk saluran konduktif, mengakibatkan arka elektrik. Dalam litar DC fotovoltaik, apabila jurang kecil berlaku di litar, voltan DC merentasi jurang akan mewujudkan medan elektrik di dalamnya. Apabila kekuatan medan elektrik mencapai tahap tertentu, molekul udara menjadi terionisasi. Molekul udara terdiri daripada atom, yang terdiri daripada nukleus positif dan elektron yang dikenakan secara negatif. Di bawah medan elektrik yang kuat, elektron mendapat tenaga yang cukup untuk membebaskan diri dari nukleus dan menjadi elektron bebas. Elektron bebas ini mempercepatkan di medan elektrik, bertembung dengan molekul udara lain, mengionkan lebih banyak molekul, dengan itu mewujudkan sejumlah besar elektron bebas dan ion positif. Proses ini dikenali sebagai kerosakan gas. Sebaik sahaja gas dipecahkan, bentuk arka elektrik.

Proses menarik DC Arc:

Untuk arus langsung, kerana ia tidak mempunyai titik persimpangan sifar dan arah semasa tidak berubah, arka boleh terus menerima tenaga, menjadikannya sukar untuk memadamkannya sendiri.

Menurut kaedah sambungan litar dan lokasi arka, arka boleh dibahagikan kepada arka siri dan arka selari (arka asas boleh dianggap sebagai jenis arka selari khas). Arka siri biasanya berlaku dalam satu konduktor hidup tunggal. Kerana jarak antara konduktor adalah kecil dan terdapat banyak konduktor, kekerapan kejadian lebih tinggi; Lebih -lebih lagi, kerana isyarat arka siri lemah dan mudah dipenuhi oleh bunyi bising, sukar untuk mengesan dan, jika tidak ditangani dalam masa, dengan mudah boleh menyebabkan kebakaran. Arka selari biasanya berlaku di antara konduktor hidup yang berbeza. Oleh kerana jarak antara konduktor adalah besar dan jalannya kompleks, kekerapan kejadian lebih rendah. Pada masa ini, langkah -langkah perlindungan seperti fius dan pemutus litar dapat mengawal kesan arka selari.

2.Sauses ofDC arc menarik

2.1 Isu Komponen Koneksi

Komponen sambungan adalah salah satu tempat masalah yang paling biasa dalam sistem photovoltaic dan juga merupakan punca utama DC Arcing.

• Penyambung longgar, teroksida, atau dipakai (seperti palam MC4) adalah masalah biasa: semasa penggunaan jangka panjang -, penyambung mungkin menjadi longgar kerana faktor -faktor seperti perubahan getaran dan suhu. Penyambung longgar boleh meningkatkan rintangan sentuhan, menghasilkan sejumlah besar haba apabila semasa melewati, menyebabkan suhu penyambung meningkat. Suhu tinggi mempercepatkan pengoksidaan dan memakai penyambung, mewujudkan kitaran ganas yang akhirnya membawa kepada jurang, yang boleh mencetuskan arcing.

• Kabel sendi kabel tidak terpulang kepada standard: daya crimping atau kebocoran yang tidak mencukupi boleh menyebabkan hubungan yang lemah pada sendi kabel, yang juga meningkatkan rintangan hubungan, menghasilkan suhu yang tinggi, dan seterusnya boleh menyebabkan arcing.

Masalah 2.2conductor

Wayar adalah komponen penting dalam sistem fotovoltaik untuk menghantar arus, dan kualiti dan keadaan mereka secara langsung mempengaruhi operasi yang selamat sistem.

• Kerosakan pada lapisan penebat kabel boleh menyebabkan jurang antara konduktor dan badan asas atau sokongan logam, yang boleh menyebabkan arcing: penebat kabel boleh rosak semasa pemasangan atau penggunaan disebabkan oleh faktor -faktor seperti kerosakan mekanikal atau kakisan kimia.

• Kawat mungkin rosak oleh daya luaran (seperti tikus yang menggerutu atau geseran mekanikal), yang mengakibatkan pendedahan tempatan, yang juga merupakan salah satu punca arka yang meregangkan: Di beberapa stesen janakuasa fotovoltaik luar, tikus yang menggerutu pada kabel berlaku dari semasa ke semasa.

2.3 Kawasan dan faktor penuaan

Faktor alam sekitar dan penuaan peralatan juga merupakan penyebab penting DC dalam sistem fotovoltaik.

• Pendedahan yang berpanjangan kepada suhu tinggi dan kelembapan yang tinggi dapat mempercepatkan penuaan komponen, yang membawa kepada penurunan prestasi penebat: dalam persekitaran suhu tinggi -, bahan -bahan komponen menjalani penuaan terma, menyebabkan prestasi mereka menurun secara beransur -ansur; Dalam persekitaran kelembapan tinggi -, komponen boleh menjadi lembap, yang mempengaruhi sifat penebat mereka.

• Debu dan kakisan membina pada titik sambungan, yang boleh mengganggu kesinambungan elektrik dan menyebabkan pelepasan jurang: Dalam persekitaran yang berdebu dengan kekerasan yang kuat, titik sambungan cenderung mengumpul sejumlah besar habuk dan bahan -bahan yang menghakis. Bahan -bahan ini boleh menghalang penghantaran arus elektrik, meningkatkan rintangan pada titik sambungan, menjana suhu tinggi, dan berpotensi menyebabkan arcing.

3. Teknologi dan penggunaan arka DC dalam photovoltaics

3.1Arc Fault Circuit Interrupter (AFCI/AFDD)

Fungsi AFCI adalah untuk 'mengesan dan memotong kuasa' dengan serta -merta apabila arka berlaku, menghalang kebakaran daripada menyebar.

Ia biasanya diintegrasikan ke dalam kotak kombiner DC, inverter, atau pemutus litar untuk memantau isyarat semasa dalam masa nyata. Apabila arka berlaku, bentuk gelombang semasa mempamerkan bunyi dan herotan frekuensi tinggi - spesifik. AFCI menggunakan algoritma untuk mengesan isyarat yang tidak normal ini dan dengan cepat melepaskan litar.

Seperti yang ditunjukkan dalam bentuk gelombang spektrum semasa di atas, merah menunjukkan kejadian arka elektrik, jelas berbeza dengan biru di mana tidak ada arka.

Dalam sistem elektrik yang tipikal, bunyi bising rawak secara amnya hanya berbeza -beza pada frekuensi di atas 200 kHz. Sebaliknya, litar pengawal beralih seperti inverter dalam sistem elektrik biasanya beroperasi pada spektrum di bawah 50 kHz. Belum lagi, isyarat bekalan kuasa AC sendiri berada pada frekuensi yang lebih rendah 50/60 Hz. Oleh itu, dengan menggunakan algoritma FFT untuk menukar arus kabel yang dikesan ke dalam domain frekuensi dan kemudian menganalisis jalur frekuensi antara 30 kHz dan 100 kHz, adalah mungkin untuk membezakan secara berkesan antara operasi normal sistem litar dan keadaan arcing yang tidak normal.

Struktur utama

AFCI ARC Fault Circuit Breakers terutamanya terdiri daripada modul pemutus, modul kebocoran, modul kuasa, modul penyaman isyarat, modul unit perjalanan, dan modul antara muka komunikasi.

• Modul Kuasa: Bekalan kuasa ke peranti yang berkaitan di dalam AFCI/AFDD.

• Modul Penyaman Isyarat: Isyarat semasa dalam litar utama diluluskan melalui pengubah semasa garis ke modul penyaman isyarat. Modul menguatkan, membetulkan, dan menapis isyarat sebelum menghantarnya ke mikropengawal untuk diproses.

• Modul Tripping: Di AFCI Arc Fault Circuit Breaker, struktur elektromagnet modul yang merebak mengamalkan tenaga baru - teknologi penjimatan, meminimumkan kerugian teras dan kehilangan litar pendek - Peranti penimbal ditambah untuk mengurangkan kesan tenaga ke atas sistem elektromagnet, meningkatkan prestasi penutupan suis dan memperluaskan hayat perkhidmatannya. Mekanisme pengendalian modul yang tersandung dapat menerima isyarat kesalahan yang dikesan oleh MCU cip utama dan mengganggu litar gegelung melalui mengawal kenalan, dengan mekanisme elektromagnet memecahkan litar utama. Selepas kesalahan dibersihkan, menekan butang operasi menetapkan semula modul.

• Modul antara muka komunikasi: Modul ini membolehkan penghantaran data sebenar - data seperti isyarat semasa, voltan, semasa, dan arka ke komputer terminal, membolehkan pemantauan jauh.

Prinsip kerja

Cip kawalan utama MCU dari AFCI Arc Fault Circuit Breaker memantau isyarat semasa dalam litar utama dalam masa nyata. Apabila kesalahan arka dikesan dalam litar utama, mikrokontroler menghantar isyarat perjalanan, dan litar perjalanan melaksanakan operasi perjalanan.

Teknologi pengimejan haba 3.2infrared

Teknologi pengimejan haba inframerah mengesan pemanasan yang tidak normal pada titik sambungan melalui kamera inframerah, yang membolehkan risiko arka berpotensi dikenalpasti terlebih dahulu. Hubungan yang lemah sering disertai dengan suhu tinggi setempat, dan pengimejan haba inframerah dapat dengan jelas mempamerkan kawasan suhu tinggi - ini, menyediakan kakitangan penyelenggaraan dengan rujukan intuitif.

4. Langkah -langkah dan pelaksanaan pelaksanaan untuk kesalahan arka DC dalam fotovoltaik

4.1 Pemasangan Standard

Pemasangan yang betul adalah asas untuk mencegah DC arcing dalam sistem photovoltaic. Semasa proses pemasangan, pastikan penyambung dan sendi kabel tegas untuk mengelakkan sambungan longgar. Alat profesional hendaklah digunakan untuk crimping, beroperasi dengan daya yang ditentukan untuk memastikan rintangan hubungan yang minimum di titik sambungan.

Pada masa yang sama, pilih bahan penebat yang memenuhi piawaian untuk mengurangkan risiko kerosakan mekanikal. Apabila memasang kabel, elakkan lenturan yang berlebihan dan regangan untuk mengelakkan kerosakan pada lapisan penebat.

Pemilihan 4.2 komponen

Pilih penyambung dan kabel yang tahan terhadap penuaan dan suhu tinggi, dan terutamanya dalam persekitaran yang keras, meningkatkan tahap perlindungan komponen (seperti IP65/IP67). Apabila memilih komponen, pertimbangkan sepenuhnya keadaan persekitaran stesen kuasa photovoltaic, seperti suhu, kelembapan, dan kekerasan.

Sebagai contoh, dalam loji kuasa fotovoltaik di kawasan suhu tinggi -, penyambung dan kabel yang dapat mengekalkan prestasi yang stabil pada suhu yang lebih tinggi harus dipilih; Dalam persekitaran yang sangat menghakis seperti kawasan pantai, komponen dengan rintangan kakisan harus dipilih.

Pengoptimuman Reka Bentuk 4.3Sistem

Pengoptimuman reka bentuk sistem adalah penting untuk mencegah DC arcing dalam sistem fotovoltaik. Semasa proses reka bentuk, adalah penting untuk mengelakkan voltan DC yang terlalu tinggi (yang mesti mematuhi piawaian keselamatan), mengurangkan larian kabel panjang, dan meminimumkan kemungkinan pelepasan jurang.

Merancang secara munasabah susunan modul fotovoltaik dan penghalaan kabel, yang bertujuan untuk meminimumkan panjang kabel dan mengurangkan bilangan selekoh dan sendi dalam kabel. Pada masa yang sama, peranti pelindung yang sesuai harus dipasang, seperti fius, pemutus litar, dan peranti perlindungan kesalahan arka, untuk segera memotong kuasa sekiranya ada keabnormalan dalam litar.