摘 要：國家雙碳政策下，光伏發電將在未來能源結構中承擔主力軍角色，同時也將進入一 個蓬勃發展的新時代。2021 年，分布式光伏電站新增容量超過集中式電站，標志著分布式 光伏電站進入大規模快速增長階段，但是，隨之而來的“安全問題"也越來越多，已經到了 迫切需要解決的地步。 “安全"是一切產業的命脈，是一票否決的原則性問題，光伏電站安全運營也是電站取 得投資回報的根基所在。隨著“整縣推進"項目不斷落地實施，大量政府機關、學校、醫院、 居民屋頂以及加油站、各種料棚和工商業彩鋼瓦屋頂安裝光伏電站；可再生能源建筑政策也 將推動 BIPV（建筑光伏一體化）市場繁榮發展。一直以來，光伏電站“防電弧"和“防火 災"發生是光伏電站的難點、屋頂電站的痛點、政府關注的重點、社會的焦點。 

關鍵詞：光伏電站；故障電弧；電氣火災 

0 前言

近年來，光伏電站火災事故頻發，這不僅損失電站財產、發電收益，嚴重時還會造成建 筑物損壞和人身傷害，甚至蔓延到周邊環境，導致一系列次生災害發生。

電弧產生是光伏電站中常見的故障現象，由于接點脫落、器件老化、絕緣破裂、接地不 良等情況都會產生電弧。

1 電弧分析

1.1 串聯電弧 串聯電弧，又稱為拉弧。串聯電弧通常由組件間電纜插頭接觸不良、組串電纜與匯流箱

或者逆變器的連接不牢靠等原因造成。 1.2 并聯電弧 并聯電弧主要由線路破損引起的正負極性導體短接，或者組串電纜之間短接引起的。當 組串電纜被機械擠壓或磨損時，在正負極之間，或者不同組串之間就會產生電弧放電，這就 是并聯電弧故障。還有一種情況也會導致并聯電弧，當系統出現串聯電弧沒有及時處理時， 串聯電弧的熱量燒壞電纜絕緣層，也會產生并聯電弧。 當組件方陣主導體之間發生并聯電弧，由于電弧能夠得到足夠能量，更加難以熄滅，將 會造成重大火災事故。通過斷開光伏系統直流母線或相應組串可以熄滅串聯故障電弧，然而 卻無法熄滅并聯故障電弧，甚至可能導致更大的電流通過電弧通路，使電弧燃燒更加劇烈。 目前，逆變器中集成的電弧保護功能，不能檢測并聯電弧和接地電弧，但并聯電弧的破壞力 往往是串聯電弧的 10 倍，安全隱患更大。 1.3 接地電弧 部件老化破損或機械損傷導致對地放電，如果組件平鋪在彩鋼瓦屋頂上，將出現接地電 弧或漏電情況。這種故障不易排查發現，尤其雨天更是常見，目前，解決方法為逆變器停機， 等接地處干燥后再開機運行，這種方法并不能有效排除隱患，同時增加人身觸電的風險。 2 電弧相關標準及相關應用

為了減少電氣火災的發生，特別是對末端負載的故障電弧進行檢測，我國針對故障電弧 檢測出臺了一些列的標準和政策。 《故障電弧探測器》GB14287.4-2014 由上述國標要求可知：故障電弧主要針對的是末端負載，負載功率在 10KW 以下。 《火災自動報警系統設計規范》GB50116-2013： 9.1.6 條文說明 電氣火災監控系統的設置不應影響供電系統的正常工作，不宜自動切 斷供電電源。 9.2.4 條文說明 具有探測線路故障電弧功能的電氣火災監控探測器，其保護線路長度 不宜大于 100m 12.4.6 條文說明 電氣線路應設置電氣火災監控探測器，照明線路上應設置具有探測故 障電弧功能的電氣火災監控探測器。 12.4.6 條文說明 高度大于 12m 的空間場所較大的隱患就是電氣火災，因此設置電氣火 災監控系統。照明線路故障引起的火災占電氣火災的 10％左右，此類建筑的頂部較高，發 火災在不容易被發現，也沒法在其上面設置其他探測器，只有設置具有探測故障電弧功能的 電氣火災監控探測器，才能保證對照明線路故障引起的火災的有效探測。 由上述國標要求可知：故障電弧主要針對的是末端的照明回路，且檢測回路長度不超過 100 米。

3 AAFD故障電弧探測器可對光伏電站末端故障電弧進行有效監測

為了解決光伏電站的故障電弧問題，安科瑞研發的 AAFD 系列的故障電弧，可有效監控 光伏電站末端用電回路的故障電弧。 AAFD 系列故障電弧探測器對接入線路中的故障電弧（包括故障并聯電弧、故障串聯電 弧）進行有效的檢測，當檢測到線路中存在引起火災的故障電弧時，可以進行現場的聲光報 警，并將報警信息傳輸給上端監控設備，以實現預警火災發生的目的。 AAFD 系列故障電弧探測器適用于工業與民用建筑中 10KW 及其以下的電氣線路，其保護 線路長度不宜大于 100 米。產品遵循國標 GB 14287.4-2014，可適用于光伏電站末端、養老 院、學校、商業建筑、賓館、工廠、庫房、圖書館、辦公室、家庭住宅、以及娛樂場所等。 安科瑞一站式保護方案 解決方案：設置電氣火災監控系統，并在末端電箱設置故障電弧探測器。

系統組網圖如下：

故障電弧可以對接 AcrelEMS 企業微電網能效管理平臺，具備強大的數據接收、處理、 存儲、訪問能力，平臺融合了電力監控、電能統計、電氣安全等功能，互聯互通，高效互動。

4 結束語

我國光伏電站建設正在如火如荼地進行中，已經走進千家萬戶與老百姓生產生活緊密相 連，如何保障光伏電站的“安全性"正在引起全行業的高度重視。隨著央國企電力集團布局 光伏產業，電站運行中的安全問題更是提高到重中之重的位置。要想有效解決這一問題，需 要整個行業群策群力提出創新性解決方案，并且不斷完善相關標準和法規，并在后續電站建 設中真正落實相關要求。 2022 年 4 月 26 日，中央財經委員會第十一次會議，研究全面加強基礎設施建設問題， 提出構建現代化基礎設施體系，實現經濟效益、社會效益、生態效益、安全效益相統一，服 務國家重大戰略，支持經濟社會發展。光伏電站作為重要的能源基礎設施，安全穩定高效運 行是經濟發展的重要保障。