2015年8月12日23點30分，天津濱海新區(qū)發(fā)生了巨大爆炸，事故造成數(shù)百人傷亡，特別是犧牲了多名消防員，經(jīng)濟損失數(shù)十億元，世界為之震驚。目睹鮮活的生命離我們而去，我們不禁要問：這是天災(zāi)、還是人禍？事故真的不可避免嗎？逝者已去，天津事故的原因總會浮出水面，各種各業(yè)都在反思：從天津事故中我們應(yīng)該吸取怎么的教訓(xùn)？同類的事故如何避免再度發(fā)生？

光伏電站一般安裝在荒郊野外，或者屋頂，自然環(huán)境惡劣，不可避免會遇到天災(zāi)人禍，臺風(fēng)，雪災(zāi)，沙塵等自然災(zāi)害會損壞設(shè)備，老鼠等小動物咬壞設(shè)備，電纜也有可難被小偷剪斷。電站的安全性非常重要。

光伏電站的安全性問題

電，俗稱“電老虎”，是一個看不見，摸不著，在現(xiàn)代人的生活中有具大作用，但又是十分危險的東西。光伏發(fā)電工程，不管是分布式小型電站，還是集中式大型地面電站，都具有一定的危險性，光伏的安全事故并不罕見，此前出于各種原因，很少見諸報道，在蘋果工廠上的光伏電站發(fā)生火災(zāi)后，行業(yè)內(nèi)外一片嘩然。蘋果股價也應(yīng)聲下跌，損失慘重。



光伏組件起火（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

1、火災(zāi)是光伏電站經(jīng)濟效益損失最大的事故，光伏電站一旦發(fā)生火災(zāi)，不能直接用水來滅火，如果是安裝在廠房或者民居屋頂上，還很容易危及人身安全。

光伏電站中的火災(zāi)事故原因很多，主要有以下幾個方面：

1）設(shè)備和電纜老化或者故障，造成短路，

2）熔斷器、斷路器選型和安裝不當，造成直流拉弧；

3）系統(tǒng)設(shè)計缺陷，電纜或者開關(guān)載流量偏少，選成局部溫度過高；

4）施工不當，電氣設(shè)備螺絲擰得過松，電纜接頭壓接不牢，選成接頭處接觸電阻過大；或者螺絲擰得過緊，電纜接頭壓接變形，也會選成接頭處接觸電阻過大。

2、臺風(fēng)、雷擊、冰雪，沙塵等自然災(zāi)害，光伏電站在設(shè)計之初，就要考慮當?shù)氐臍夂驐l件，自然災(zāi)害對光伏電站的影響，合理設(shè)計和選型。



電站支架受到臺風(fēng)襲擊（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

圖為海南文昌一個光伏電站，受到臺風(fēng)正面襲擊，組件幾乎全部損壞，逆變器廠家為陽光電源集中式逆變器，裝在兩個鋼結(jié)構(gòu)逆變器室，逆變器及時斷開，因而沒有受到損壞。

3、爆炸事故：光伏電站發(fā)生爆炸事故雖然比較少，但影響大，對運維人員的安全帶來很大的陰影。爆炸主要來自逆變器的里面的IGBT和電容。一個電容爆炸的威力很大，可擊穿2毫米厚的鋼板。

光伏電站事故如何防患于未然

合抱之木，生于微毫。任何一起嚴重事故的背后，必然有29次輕微事故和300起未遂先兆，以及1000起事故隱患。這是飛機渦輪機的發(fā)明者德國人帕布斯•海恩提出的安全法則，被簡稱為“海恩法則”。

實際上，光伏電站并非洪水猛獸，和家用電力體系一樣，存在一定風(fēng)險，但可以通過各種防護措施將事故發(fā)生率降至最低。針對光伏電站安全，要從設(shè)計之初就要考慮周到，從根源上避免事故隱患。由于光伏電站事故原因復(fù)雜，無法一一陳述，下面只說幾個典型例子，歡迎有興趣的朋友與本文作者聯(lián)系。

1、采用合適的熔斷器。電氣火災(zāi)的特點是燃燒速度非常快，一瞬間就會把一個系統(tǒng)的設(shè)備損壞,電氣萬一發(fā)生了火災(zāi)，首先要想辦法迅速切斷火災(zāi)范圍內(nèi)的電源回路。熔斷器俗稱保險絲，在電路發(fā)生短路時，能迅速切斷電路，避免更大的損失，因此在電力行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。但是，如果熔斷器選型不當，反而會給系統(tǒng)造成直流拉弧等危害。



（1）熔斷器要選擇合適的額定電流，電流過小容易誤判，電流過大起不到保護作用。

（2）短路、電弧和火花短路的主要原因是載流部分絕緣破壞，如：絕緣老化，耐壓與機械強度下降，過電壓使絕緣擊穿，錯誤操作或?qū)㈦娫赐断蚬收暇€路，惡劣天氣，如大風(fēng)帶來異物撞擊造成線路金屬絕緣層損壞，老鼠或其它小動物咬壞。接觸不良實際上是接觸電阻過大，形成局部過熱，也會出現(xiàn)電弧、電火花，造成潛在的點火源。

（3）匯流箱里面的熔斷器，要配專用直流陶瓷結(jié)構(gòu)的熔芯，和相應(yīng)防火防弧的底座，不可采用裸露的熔芯和PCB板設(shè)計方式。



可靠性高的方案 可靠性低的方案

2、光伏系統(tǒng)防雷設(shè)計：對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)來說，主要應(yīng)防止直擊雷、雷電感應(yīng)和雷電波侵入，對直擊雷的防護包括對太陽電池陣列和光伏電站廠區(qū)的防護，防雷設(shè)備主要采用避雷針和避雷帶。雷電感應(yīng)和雷電波侵入的主要途徑是架空導(dǎo)線和光伏陣列到機房的引入線，可以采取多級防護措施對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進行保護。在匯流箱，逆變器，交流配電柜都安裝防雷器。



光伏系統(tǒng)接地也是非常關(guān)鍵，一方面是系統(tǒng)防雷需要，另一方面是消除設(shè)備靜電，要嚴格按標準來施工，很多分布式光伏工程不是很重視，如果地線沒有裝好，再好的防雷器也沒有用。

3、光伏電站發(fā)生事故的預(yù)兆：

相對于危險化學(xué)品倉庫和化工廠而言，光伏電站的安全系數(shù)還是非常高的，只要在前期系統(tǒng)方案設(shè)計充分考慮到氣候因素，選用優(yōu)質(zhì)設(shè)備和重視施工質(zhì)量，可以把事故發(fā)生率控制到最少。任何一次大事故的發(fā)生，事前必定有很多預(yù)兆和小事故，在光伏電站運維中，及時處理這些小問題，消除事故發(fā)生隱患。就可以避免大事故的發(fā)生。

1、檢查設(shè)備，電纜，接頭的溫度是否異常，設(shè)備在設(shè)計時，銅排、電纜、接頭的電流載流量都會留有一定的余量，正常工作時，溫度不會很高，用手可以觸摸紅外線層，當發(fā)生電纜老化、絕緣層破壞時，局部溫度會明顯升高。



電纜絕緣層破壞

2、注意電流，電壓的變化，當某一條線路，發(fā)電量和別的電路對比時明顯偏低，但沒有陰影，組件也正常，匯流箱顯示電壓低，電流少，就要斷開檢查這條線路，直到完全正常才能接上。

3、注意聲音的變化，逆變器運行時，風(fēng)機的聲音是穩(wěn)定的，當風(fēng)道不暢通或者風(fēng)機故障，聲音會有變化。當電纜絕緣層破壞時，會有對金屬在放電的聲音，還會產(chǎn)生細微的火花。

4、注意顏色的變化，當光伏電站停止運行時，可以拆開設(shè)備外殼，檢測各個器件的顏色是否有變化，如果發(fā)現(xiàn)電器設(shè)備局部顏色有變化，如變黑，應(yīng)該檢測檢查。

5、注意氣味的變化，如果在巡視中，聞到有糊味或者燒焦的味道，應(yīng)該馬上停機檢測。

注意：設(shè)備斷開時，不能馬上用手去觸摸裸露的電纜和銅排等元器件，因為系統(tǒng)存在大容量電容和其它發(fā)熱元器件，要防止電擊和燙傷，靜待30分鐘左右，等放完電和溫度降下來再開始檢修。

碼字不易，請各位轉(zhuǎn)載的朋友帶上下面這句話，謝謝。

作者簡介：劉繼茂，深圳晶福源市場部業(yè)務(wù)員，哈爾濱工業(yè)大學(xué)電力電子研究生。有15年設(shè)備維修工作經(jīng)驗，2008年開始從事逆變器研發(fā)和光伏系統(tǒng)設(shè)計工作。長期跟蹤國內(nèi)外100多個光伏電站運行情況，設(shè)計過1000多個并網(wǎng)和離網(wǎng)系統(tǒng)，對設(shè)備的選型，可靠性設(shè)計，運行維護有獨到的理解。