Bahaya Keselamatan Kebakaran
Dalam beberapa tahun terakhir, kecelakaan kebakaran pembangkit listrik PV telah sering terjadi, yang tidak hanya kehilangan properti pembangkit listrik dan pendapatan pembangkit listrik, tetapi juga menyebabkan kerusakan bangunan dan cedera pribadi, dan bahkan menyebar ke lingkungan sekitarnya, yang mengakibatkan serangkaian bencana sekunder.
Busur DC adalah fenomena kesalahan paling umum di pembangkit listrik PV. Busur akan terjadi karena putus kontak, penuaan perangkat, pecahnya isolasi, dan landasan yang buruk. Selain itu, kerusakan busur DC jauh lebih besar daripada busur AC, karena tidak ada titik penyeberangan nol di busur DC, begitu itu terjadi, ia akan terus terbakar, sulit untuk dipadamkan, dan sangat mudah menyebabkan kecelakaan kebakaran. Menurut statistik, lebih dari setengah kecelakaan kebakaran di pembangkit listrik PV disebabkan oleh busur DC. Ketika spesifikasi modul PV menjadi lebih besar, kekuatan dan arus sistem sisi DC meningkat. Menurut hukum Joule Q=I²Rt, arus berlipat ganda, dan efek termal dari titik hubung singkat meningkat 4 kali lipat, risiko menyebabkan kebakaran juga sangat meningkat.
Klasifikasi Arc DC
Tidak seperti produk listrik tradisional, tidak ada penutup integral untuk modul PV dan kabelnya untuk mengandung busur dan percikan api yang disebabkan oleh kesalahan komponen dan kabel, sedangkan banyak instalasi PV mampu beroperasi pada tegangan DC khas yang menopang busur DC.
Ada tiga kategori utama busur dalam instalasi PV:
— Busur seri mungkin disebabkan oleh kabel yang salah atau kabel seri yang rusak
— Busur paralel dapat disebabkan oleh korsleting parsial antara garis yang berdekatan dari potensi yang berbeda
- Busur tanah karena kesalahan isolasi
Busur Seri
Busur seri, juga dikenal sebagai busur yang digambar. Busur seri biasanya disebabkan oleh kontak yang buruk dari colokan kabel antar komponen, dan koneksi yang buruk antara kabel string dan kotak penggabung atau inverter. Karena banyaknya colokan seri di pembangkit listrik PV, ada 2000 pasang colokan di pembangkit listrik PV atap 1MW. Sulit untuk memastikan bahwa semua colokan berkualitas baik dengan begitu banyak pasang colokan. Bahaya ini menyebabkan kontak yang buruk dan pembentukan busur DC.
Saat ini, beberapa inverter mengintegrasikan fungsi perlindungan busur, tetapi ada dua masalah besar dengan perlindungan ini: Pertama, jika ada kesalahan busur dalam satu string, seluruh inverter akan dimatikan, menyebabkan kerusakan besar. Hilangnya pembangkit listrik; kedua, tanpa fungsi lokasi kesalahan busur, personel operasi dan pemeliharaan tidak dapat menemukan lokasi busur tepat waktu dan akurat, yang pada dasarnya bukan solusi. Satu-satunya perlindungan reset teknis yang dapat mereka lakukan adalah menjaga inverter tetap berjalan. Dari sudut pandang ini, fungsi perlindungan gambar busur yang terintegrasi dalam inverter tidak dapat benar-benar secara efektif menyelesaikan masalah kesalahan gambar busur.
Busur Paralel
Busur paralel terutama disebabkan oleh korsleting konduktor positif dan negatif yang disebabkan oleh kerusakan saluran, atau korsleting antara kabel string. Ketika kabel string diperas atau dipakai secara mekanis, busur akan terjadi antara elektroda positif dan negatif, atau antara string yang berbeda, yang merupakan kesalahan busur paralel. Ada situasi lain yang juga dapat menyebabkan busur paralel. Ketika busur seri dalam sistem tidak ditangani tepat waktu, panas dari busur seri membakar isolasi kabel, dan menghasilkan busur paralel.
Ketika busur paralel terjadi antara konduktor utama dari array kuadrat komponen, karena busur bisa mendapatkan energi yang cukup, lebih sulit untuk dipadamkan, yang akan menyebabkan kecelakaan kebakaran besar. Busur kesalahan seri dapat dipadamkan dengan melepaskan bus DC atau string yang sesuai dari sistem PV, tetapi busur kesalahan paralel tidak dapat dipadamkan, dan bahkan dapat menyebabkan arus yang lebih besar melewati jalur busur, membuat busur lebih intens.
Saat ini, fungsi perlindungan busur yang terintegrasi dalam inverter tidak dapat mendeteksi busur paralel dan busur tanah, tetapi kekuatan destruktif busur paralel seringkali 10 kali lipat dari busur seri, dan bahaya keselamatan bahkan lebih besar.
Busur Tanah
Penuaan dan kerusakan komponen atau kerusakan mekanis menyebabkan pelepasan tanah. Jika komponen diletakkan rata di atas atap genteng baja warna, akan ada busur tanah atau kebocoran. Kesalahan semacam ini tidak mudah ditemukan, terutama di hari hujan. Saat ini, solusinya adalah mematikan inverter dan menunggu tanah mengering sebelum memulainya. Metode ini tidak dapat secara efektif menghilangkan bahaya dan meningkatkan risiko sengatan listrik pribadi.
DC Tegangan Tinggi
Dalam pembangkit listrik PV, modul PV dihubungkan secara seri untuk membentuk sirkuit tegangan tinggi DC, yang umumnya mencapai sekitar 1000V. Bahkan ketika sistem dimatikan, masih ada tegangan tinggi DC sekitar 1000 volt dalam matriks modul PV. Khusus untuk pembangkit listrik PV atap, ketika kebakaran terjadi di pembangkit listrik dan bangunan PV, sulit untuk diselamatkan dengan aman; selama operasi dan pemeliharaan pembangkit listrik rutin atau pemeliharaan properti, operator dan inspektur juga berisiko mengalami sengatan listrik.
Analisis Risiko Skenario
Pemerintah, Sekolah, Rumah Sakit, Atap perumahan
1. Kontrol regional. Tidak mungkin menggunakan drone untuk memindai komponen untuk kelainan, dan tidak dapat menemukan bahaya tepat waktu;
2. Populasinya padat. Array persegi komponen memiliki kebocoran, risiko tinggi sengatan listrik kepada personel;
3. Penyelamatan terbatas. Dalam keadaan darurat seperti kebakaran, tegangan tinggi tali tidak dapat dimatikan, menghalangi penyelamatan;
4. Pengaruh opini publik. Jika terjadi kecelakaan, opini publik akan memiliki dampak yang lebih besar
Berbagai atap genteng baja warna
1. Sulit untuk diperiksa. Atap genteng baja warna tidak nyaman untuk diperiksa, dan bahaya keamanan busur tidak dapat ditemukan tepat waktu;
2. Penyelamatan terbatas. Dalam keadaan darurat seperti kebakaran, tegangan tinggi tali tidak dapat dimatikan, menghalangi penyelamatan;
3. Atapnya rapuh. Dan percikan busur DC mudah terbakar melalui ubin baja warna dan memasuki ruang yang lebih rendah, menyebabkan kebakaran dan kerusakan properti
Jalan raya, sungai, dan area lainnya
1. Risiko lingkungan. Percikan busur sporadis dari puntung dan komponen rokok dapat dengan mudah menyebabkan gulma terbakar di bawah;
2. Sulit untuk diperiksa. Area yang panjang dan sempit tidak nyaman untuk diperiksa, operasi dan pemeliharaannya sulit, dan bahaya tidak dapat ditemukan tepat waktu;
3. Sulit diselamatkan. Jauh dari daerah perkotaan, seperti kebakaran dan kecelakaan lainnya, sulit untuk diselamatkan;
4. Kecelakaan sekunder. Ketika kendaraan atau kecelakaan lain merusak komponen, tegangan tinggi tali tidak dapat dimatikan tepat waktu, yang kemungkinan akan menyebabkan kecelakaan sekunder yang serius.
Hukum dan peraturan nasional
AMERIKA SERIKAT:
Menurut edisi terbaru dokumen Kode Kelistrikan Nasional NEC2020:
Ambil jarak ke matriks PV 305mm sebagai batas, di luar batas, dalam 30S setelah perangkat pemicu dimulai, tegangan turun di bawah 30V; Dalam batas, diperlukan untuk memiliki "sistem kontrol bahaya PV", atau mengurangi tegangan hingga di bawah 80V dalam 30S setelah perangkat pemicu dimulai.
Kanada:
Menurut Kode Listrik Kanada Edisi 2021:
Ketika tegangan sisi DC dari sistem PV lebih besar dari 80V, perangkat pengganggu kesalahan busur atau peralatan lain yang setara harus dipasang.
Ketika sistem PV dipasang di dalam atau di gedung, perangkat shutdown cepat harus dipasang. 1 meter dari modul PV, setelah perangkat shutdown cepat dimulai, diperlukan untuk mengurangi tegangan hingga di bawah 30V dalam 30S.
Jerman:
Menurut Standar Jerman VDE-AR-E 2100-712:
Dalam sistem PV, jika inverter dimatikan atau jaringan gagal, tegangan DC harus kurang dari 120V. Penggunaan perangkat shutdown disebutkan untuk membawa tegangan sisi DC di bawah 120V.
Australia:
Menurut bagian 4.3.3 dari standar AS /NZS 5033: 2021 terbaru:
Ketika tegangan DC lebih besar dari 120Vd.c, perangkat pemutus perlu dipasang antara modul dan inverter.
Thailand:
Menurut bagian 4.3.13 dari Thai Electrical Code-Solar Rooftop Power Supply Installations 2022:
Diperlukan bahwa pembangkit listrik PV atap harus dilengkapi dengan perangkat shutdown cepat, dan batasnya adalah 300mm dari matriks PV. Tegangan dalam rentang batas dikurangi menjadi di bawah 80V dalam waktu 30 detik setelah perangkat dihidupkan, dan tegangan di luar rentang batas dikurangi menjadi di bawah 30V.
Produk Self-R&D BENY
Untuk keselamatan atap surya dan kebakaran gedung, tingkat string BENY dan tingkat modul perangkat shutdown cepat mengontrol tegangan panel hingga ke tingkat aman tertentu pada mikrodetik. Mencegah kecelakaan dan meningkatkan keselamatan sistem tenaga surya. Solusi shutdown cepat BENY dirancang sesuai dengan CE, TUV, standar UL, Sesuai dengan hukum dan peraturan nasional seperti Kode Listrik Thailand, NEC2020. Sebagai anggota aliansi Sunspec, BENY mengembangkan RSD komunikasi PLC untuk kepatuhan yang lebih luas dengan beberapa inverter string. Lihat produknya sekarang.
Epilog
Pembangunan pembangkit listrik PV sedang dalam proses penuh, dan telah terhubung erat dengan ribuan rumah tangga. Bagaimana memastikan"keamanan"pembangkit listrik PV menarik perhatian besar dari seluruh industri. Untuk mengatasi masalah ini secara efektif, seluruh industri perlu bekerja sama untuk menghasilkan solusi inovatif, dan terus meningkatkan standar dan peraturan yang relevan, kemudian benar-benar menerapkan persyaratan yang relevan dalam konstruksi pembangkit listrik berikutnya.
Sebagai infrastruktur energi yang penting, pengoperasian pembangkit listrik PV yang aman, stabil, dan efisien merupakan jaminan penting untuk pembangunan ekonomi.
