浅析电站运维技术失效列表：火灾隐患及自然灾害

据国家能源局的统计数据表明，截至2018年前九个月，中国追加并网光伏装机量为34．5GW，总计并网装机容量为165GW。“531”光伏新政让飞驰数年的中国光伏按下滑行键，增量规模上升，1．5亿千瓦存量电站的运维工作则倍受注目。对于光伏电站持有者而言，执着电站的仅次于发电能效，超过电站的预期收益是尤为核心的目标，在光伏设备降本空间受限、效率提高可玩性增大的现实背景下，通过精细化运维向电站要收益沦为光伏系统持续降本增效的最快捷途径，而超过预期收益的前提是光伏资产的安全性平稳运营。

近年来，由于施工质量缺失、设备选型失当、运维管理不规范等，再次发生人员伤亡和根本性财产损失的案例屡见不鲜，因此安全性确保是运维工作的基础和关键，必须通过预防性、周期性的确保、定期检测等手段，科学合理地对运营寿命中的电站展开管理，以确保整个系统的安全性、平稳、高效运营。1、火灾隐患和屏蔽措施1．1组件冷斑热斑现象是光伏发电系统的一种典型故障，如图1右图，它不仅不会减少系统的发电效率，也更容易带给安全性问题，组件内部原因构成的热斑有组件的虚焊，它更容易引发电阻减少，造成组件痉挛。高温下相当严重的热斑不会造成电池局部焚毁、焊点熔融、栅线破坏、PCB材料老化等永久性损毁，局部短路还有可能造成玻璃裂痕、背板烧穿，甚至组件燃烧、再次发生火灾，所以热斑仍然是电站运维过程中最不受注目的问题。电池片的漏电，不会对电池的长时间工作带给影响，从而当作阻抗，消耗其他长时间电池的电量；二极管的可靠性劣，得到及时的旁通。

另外组件其他因素，如外部遮盖和组件材料阻燃性劣，都可能会引发光伏电站的发生爆炸。预防措施：可用于手执红外热像仪或无人机定期对光伏区的组件展开扫瞄，通过测试结果对组件的质量展开评价，由于目前对热斑温度范围没统一的标准，部分企业以夏季和非夏季展开定义，如夏季，环境温度小于35℃时，组件玻璃面的温度小于90℃。非夏季时，玻璃面的温度极差小于相等20℃作为热斑辨别的标准。

由于组件的长时间工作温度范围一般在－40～＋85℃，因此，当温度持续多达85℃后，建议替换组件。1．2组件接线盒故障接线盒接续来自组件的输入能量，是载体和中间器，接线盒中的二极管穿透、二极管的短路或过热、组件正负极引向线虚接、接线盒裂开是少见的问题点，若接线盒的密封性较为劣，空气和水汽不易入侵，内部的元器件电阻减少，减缓生锈，最后也不会造成焚毁。接线盒痉挛有可能是接触不良或二极管过热，同时也祸根了安全隐患。

二极管内部不存在偏移电流，温度每增高10℃，偏移电流就不会减小一倍，偏移电流不会增大组件产生的电流，影响组件的功率。所以，接线盒选型时必需不具备优良的风扇性，或作类似的风扇设计。在日常运维工作中，建议利用红外热像仪定期排查接线盒痉挛问题，日后找到立刻处置。1．3光伏连接器故障光伏连接器在系统初始投资成本中的占比严重不足0．5％，但毕竟光伏系统的关键零部件，它保证着系统所发电量需要从组件平稳传输到逆变器和用户端。

欧盟Horizon2020“SolarBankability”项目组根据746座电站的现场运维数据，得出了电站运维TOP20技术过热的列表，若只考虑到过热风险所导致的发电量收益损失，“光伏连接器损毁和焚毁”在过热列表中排在第2位。连接器的过热主要是由于本身的质量，如公母连接器对插之后的认识电阻，一个优质的连接器必需具备很低的认识电阻，并且能长年保持在较低的认识电阻。根据光伏连接器国际标准EN50521，认识电阻须要大于或相等5mΩ。

过热的第2个原因是有所不同品牌之间的连接器言和挂，由于技术和产品材料不存在差异、生产过程和质量标准不存在差异、公差不完全一致和原材料有所不同等问题，因而无法确保100％给定。倘若擅自言和挂，不会造成温升、认识电阻升高和IP等级无法确保的问题，进而严重影响电站的发电效率和安全性。

TüV和UL都曾为书面声明，不反对有所不同厂家的连接器言和挂应用于。如果一定要用于的话，最差提早做到给定性测试。如图2右图为对某电站利用红外热成像仪对优、劣质光伏连接器工作时的温度展开热光学，似乎劣质光伏连接器工作时温度更高［1］。因此，在连接器选型时，要自由选择优质的连接器。

1．4直流电弧据第三方机构调查，光伏电站40％以上的发生爆炸事故因直流电弧故障所致，国际标准如NEC690．11拒绝对于光伏系统中给定2个电荷部件间的电压多达80V以上的，必需不具备直流电弧检测和维护能力。组串正负极性之间的高压之间产生电弧，组串不发电时，电压展现出为开路电压，一般最低平均700V以上。光伏电池系统是一种直流电的发电装置，其导致的故障电弧称作“直流故障电弧”，此与一般交流故障电弧仅次于有所不同处在于其没振幅转变所导致的闲歇性周期现象。换句话说，一旦再次发生了直流故障电弧，高温现象将不会保持以后电源来源消失。

由于故障电弧产生的高温可约摄氏1，000度以上，因此不仅不会导致周遭的绝缘物质分解成或碳化而丧失绝缘的功效，同时也更容易造成附近的物质超过燃点而被熄灭发生爆炸，如图4左为某电站汇流箱发生爆炸焚毁，从焚毁照片仔细观察，主要集中于在断路器上的输出和输入末端，端子上温度最低，而熔断器和光伏电缆未见自燃痕迹，可以回避线缆接触不良或短路等引发熔断器上的拉弧现象。图4右为组串与汇流箱内的接线不稳固，不存在虚接现象，在运营过程中不当认识引发电流拉弧，高温把熔断丝座融掉引发短路，烧毁汇流箱。1．5其他原因一般来说：直流电弧、大大自然的野火、人为的清火源都有可能导致火灾。

图5为某山地光伏电站再次发生火灾，地表有一定的植被，光伏区杂草过多，因冬季天干物噪，植被易燃，有火场才可再次发生火灾。另外区内区外并未做到有效地的防水隔绝，造成火情蔓延到至光伏区。防范措施：1）对光伏厂区的每个角落做全面监控。

2）参考《DL5027－2015电力设备典型消防规程》中的拒绝，检查站内消防设施的配有、安全性情况，保证其完善能用。3）要作好脑溢血火情的应急处理措施，的组织员工展开一次空战演练，提升员工的应付火灾的能力和屏蔽急救能力。

4）强化电缆沟、竖井、桥架穿墙处的屏蔽堵住，电缆沟内禁令存放在易燃、可燃、助燃物品，杂物要清扫整洁。5）冬季风大草干，烧山、祭拜等习俗不易引起火灾，必须厂区植被展开清扫，具备条件的电站要作好与外界区域的屏蔽消防隔绝；重点屏蔽部位在显著方位挂吸烟、禁火警示牌。作好外来人员的安全性教育和监督管理。6）电站要在类似季节、时段，积极开展特巡、研巡视，时刻维持火灾警戒状态，找到火情及时处理、处置。

2、自然灾害隐患和防范措施2．1洪水光伏电站遭到洪涝灾害影响的源头是由于其在电站设计之初未依照准确的规范标准展开设计。在光伏电站设计、施工过程中，应付洪涝灾害时一般来说使用结构性防洪和人工防洪两种方式。

结构性防洪一般来说反映在设计阶段，设计时参考洪水评价影响报告。对于正处于有所不同区域的光伏电站，防洪标准应该区别对待，有所不同地理位置防洪等级与标准不存在较小差异，对于邻江、邻海地区一般来说不会使用＋0．5m的安全性超高，对于山区部分还要另外考虑到山洪带给的影响加设桩基高程。

目前对于大多数项目，设计单位一般来说考虑到以50年一时逢的最低内涝水位作为参照标准加设超高，实际情况不会根据地理位置和防洪标准设计而有所调整。【防范措施】慎重选址：在水文条件方面要多方考虑到短时仅次于降水雨量、积水深度、洪水水位、灌溉条件等，上述因素将直接影响光伏系统的支架系统、支架基础的设计以及电气设备的加装高度。积水深度低，则组件以及其他电气设备的加装高度就要低。

洪水水位影响支架基础的安全性。灌溉条件劣，则造成基础甚至金属支架长年排水。

加设排水系统等防护系统：强降水对电站的影响主要是雨水洗净，地面电站、渔光有序电站及水面电站都不应根据所在地的气象和水文条件设置适当的灌溉设施，或者在强降水到来前加设临时灌溉设施。升压站、配电室、水泵房、箱变、电缆沟等设施设备不易再次发生淹盖地点，不应提早作好疏堵措施。小面积或电站处置能力范围内的水土流失、坍塌问题，电站找到后不应大力的组织开挖，避免隐患更进一步不断扩大。

制订应急预案：电站安全性生产第一责任人要融合本单位的防汛工作特点，制订合理的防汛措施和应急预案，对有可能引起电站设备损失、影响电站安全性的事项展开合理的应急处理和安全性评估；有效地防治、减少强降雨造成的山体滑坡、泥石流、塌方等自然灾害及电站设备基础坍塌、道路淹没等导致的有利影响，紧密注目天气预报及变化过程，对雨情、水情、汛情要有充足的敏感性，并及时掌控发展趋势，提早作好应急物资储备（如沙袋、排水泵、电源盘等），一旦设备电力供应要尽早查询原因，尽快完全恢复设备运营。2．2暴风2017年某光伏电站遭遇大风及沙尘暴攻击，直到16点分大风才暂停。期间平均值风速16m／s，瞬时风速约30m／s，瞬间风力超过9级，并经常出现沙尘暴大约半小时，大于能见度为299米，大风共计持续近6小时，暴风过后，多个支架单元的光伏组件被吹落。防范措施：1）提升光伏支架、组件压块等的强度设计拒绝，合理自由选择具备优于抗风能力的组件倾角。

对于风抗较小的地方不应强化支架强度设计，尽可能使用强度较高的镀锌钢材支架。2）为了将暴风导致的损失减半到低于，不应“再行在防治，轻在管理”，建设和运营期都要创建以防台风应急预案，创建以防台风工作程序化、规范化、制度化的号召机制，采取有效措施。

3）对光伏区组件压块及其螺栓、支架立柱紧固件展开抽查工作，尤其春季、秋季大风到来之前制订专项抽查计划，根据螺栓滑动检修的继续执行和日常视察时的实际断裂情况，确认螺栓的抽查紧固比例，辨别评估螺栓的紧固程度，保证大风期间组件不受损失。由于人工操作者因个人力道有所不同，开合程度不一，施工时需使用专业的加装工具，如电动力矩扳手。4）在日常运维时，强化阵列通判力度，及时紧固断裂压块。

3、光伏保险中国人健财险按照产业链产于发售了多种形式的光伏保险，还包括面向组件制造商发售的25年功率确保险要，面向电站修建商的职业责任险，面向已竣工电站的财产险及机器损毁险要、利润损失险、公众责任险，以及电站并网运营后的发电收益损失补偿险要。财产一切险要的确保范围：保险公司自然灾害、意外事故等造成的光伏电站的必要财产损失。

1）自然灾害：指失火、暴雨、洪水、暴风、龙卷风、冰雹、台风、飓风、沙尘暴、暴雪、冰凌、地震、突发性滑坡、坍塌、泥石流、地面忽然塌陷沉降等其他人力不能排斥的破坏力强劲的自然现象。2）意外事故：指不能预料的、被保险人无法控制并导致物质损失的突发性事件，如：火灾、发生爆炸。间接损失保险：运营中断与额外费用保险，保险公司自然灾害、意外事故等造成光伏电站运营中断的间接损失，还包括预期发电量和补贴的减损以及固定成本的减少。电站可以根据实际情况自由选择适合的保险，尽量的增加财产损失。

4、小结安全性确保是分布式光伏系统运维的一项最重要工作，本文详尽说明了光伏系统的运维工作有可能再次发生的安全性风险，还包括火灾隐患、自然灾害隐患等等，光伏发电作为一个较慢发展中的行业，在设计、施工、设备质量掌控等各个环节都更容易再次发生漏洞，运维工作应当多管齐下，强化管理，防患于未然，才能增加工作中的安全性风险。

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