อันตรายจากอัคคีภัย
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เกิดอุบัติเหตุไฟไหม้โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บ่อยครั้ง ซึ่งไม่เพียงแต่สูญเสียทรัพย์สินของโรงไฟฟ้าและรายได้จากการผลิตไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดความเสียหายต่ออาคารและการบาดเจ็บส่วนบุคคล และยังแพร่กระจายไปยังสภาพแวดล้อมโดยรอบ ส่งผลให้เกิดภัยพิบัติรองตามมาอีกเป็นชุด .
DC arc เป็นปรากฏการณ์ความผิดปกติที่พบบ่อยที่สุดในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ส่วนโค้งจะเกิดขึ้นเนื่องจากการหลุดจากการสัมผัส การเสื่อมสภาพของอุปกรณ์ การแตกของฉนวน และการลงกราวด์ที่ไม่ดี ยิ่งกว่านั้น อันตรายของ DC arc นั้นมากกว่าของ AC arc มาก เนื่องจากไม่มีจุดตัดขวางใน DC arc เมื่อเกิดขึ้น มันจะเผาไหม้ต่อไป มันยากที่จะดับ และง่ายมากที่จะ ทำให้เกิดอุบัติเหตุไฟไหม้ ตามสถิติ มากกว่าครึ่งหนึ่งของอุบัติเหตุไฟไหม้ในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เกิดจากส่วนโค้งของกระแสตรง เนื่องจากข้อกำหนดของโมดูล PV มีขนาดใหญ่ขึ้น กำลังและกระแสไฟของระบบฝั่ง DC จะเพิ่มขึ้น ตามกฎของ Joule Q=I²Rt กระแสไฟเพิ่มขึ้นสองเท่า และผลกระทบทางความร้อนของจุดลัดวงจรเพิ่มขึ้น 4 เท่า ความเสี่ยงที่จะทำให้เกิดไฟไหม้ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน
การจำแนก DC Arc
ต่างจากผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าทั่วไปตรงที่ไม่มีโครงสำหรับโมดูล PV และสายไฟที่มีส่วนโค้งและประกายไฟที่เกิดจากส่วนประกอบและความผิดพลาดในการเดินสาย ในขณะที่การติดตั้ง PV จำนวนมากสามารถทำงานได้ที่แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงทั่วไปที่รักษาส่วนโค้งของกระแสตรง
มีสามประเภทหลักของส่วนโค้งในการติดตั้ง PV:
— ส่วนโค้งของซีรีส์อาจเกิดจากการเดินสายไม่ถูกต้องหรือการเดินสายแบบอนุกรมขาด
— ส่วนโค้งขนานอาจเกิดจากการลัดวงจรบางส่วนระหว่างเส้นที่อยู่ติดกันซึ่งมีศักย์ต่างกัน
— กราวด์อาร์กเนื่องจากความผิดพลาดของฉนวน
ซีรีส์ Arc
ซีรีส์อาร์คหรือที่เรียกว่าอาร์คแบบวาด ส่วนโค้งของซีรีส์มักเกิดจากการสัมผัสของปลั๊กสายเคเบิลระหว่างส่วนประกอบที่ไม่ดี และการเชื่อมต่อที่ไม่ดีระหว่างสายเคเบิลแบบสตริงและกล่องรวมหรืออินเวอร์เตอร์ เนื่องจากมีปลั๊กแบบอนุกรมจำนวนมากในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ จึงมีปลั๊ก 2,000 คู่ในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาขนาด 1MW เป็นการยากที่จะตรวจสอบให้แน่ใจว่าปลั๊กทั้งหมดมีคุณภาพดีและมีปลั๊กหลายคู่ อันตรายเหล่านี้นำไปสู่การสัมผัสที่ไม่ดีและการก่อตัวของส่วนโค้งกระแสตรง
ในปัจจุบัน อินเวอร์เตอร์บางตัวรวมฟังก์ชันการป้องกันอาร์กเข้าด้วยกัน แต่มีปัญหาสำคัญสองประการในการป้องกันนี้: ประการแรก หากมีข้อผิดพลาดในการอาร์กในสตริงเดียว อินเวอร์เตอร์ทั้งหมดจะถูกปิด ทำให้เกิดความเสียหายอย่างมาก การสูญเสียการผลิตไฟฟ้า ประการที่สอง หากไม่มีฟังก์ชันตำแหน่งข้อผิดพลาดของส่วนโค้ง เจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการและบำรุงรักษาจะไม่สามารถค้นหาตำแหน่งของส่วนโค้งได้ทันเวลาและแม่นยำ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วไม่มีวิธีแก้ไข การป้องกันการรีเซ็ตทางเทคนิคเพียงอย่างเดียวที่พวกเขาทำได้คือให้อินเวอร์เตอร์ทำงานต่อไป จากมุมมองนี้ ฟังก์ชันป้องกันการวาดอาร์คที่รวมอยู่ในอินเวอร์เตอร์ไม่สามารถแก้ปัญหาความผิดพลาดจากการวาดอาร์คได้อย่างมีประสิทธิภาพ
อาร์คขนาน
ส่วนโค้งขนานส่วนใหญ่เกิดจากการลัดวงจรของตัวนำบวกและลบที่เกิดจากความเสียหายของสาย หรือการลัดวงจรระหว่างสายเคเบิลสตริง เมื่อสายเคเบิลถูกบีบหรือสึกด้วยกลไก การอาร์คจะเกิดขึ้นระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ หรือระหว่างสายต่าง ๆ ซึ่งเป็นความผิดของส่วนโค้งคู่ขนาน มีอีกสถานการณ์หนึ่งที่สามารถนำไปสู่ส่วนโค้งคู่ขนานได้ เมื่อส่วนโค้งของอนุกรมในระบบไม่ได้รับการจัดการอย่างทันท่วงที ความร้อนของส่วนโค้งของอนุกรมจะเผาผลาญฉนวนของสายเคเบิล และสร้างส่วนโค้งขนาน
เมื่อส่วนโค้งขนานเกิดขึ้นระหว่างตัวนำหลักของอาร์เรย์สแควร์ของส่วนประกอบ เนื่องจากส่วนโค้งสามารถรับพลังงานได้เพียงพอ จึงดับได้ยากขึ้น ซึ่งจะทำให้เกิดอุบัติเหตุไฟไหม้ครั้งใหญ่ ส่วนโค้งของความผิดปกติแบบอนุกรมสามารถดับได้โดยการถอด DC บัสหรือสตริงที่สอดคล้องกันของระบบ PV แต่ส่วนโค้งข้อผิดพลาดแบบคู่ขนานไม่สามารถดับได้ และอาจทำให้กระแสไฟที่มากกว่าไหลผ่านเส้นทางส่วนโค้ง ทำให้ส่วนโค้งมีความรุนแรงมากขึ้น
ในปัจจุบัน ฟังก์ชันการป้องกันส่วนโค้งที่รวมอยู่ในอินเวอร์เตอร์ไม่สามารถตรวจจับส่วนโค้งคู่ขนานและส่วนโค้งกราวด์ได้ แต่พลังทำลายล้างของส่วนโค้งขนานมักจะมากกว่าส่วนโค้งแบบอนุกรมถึง 10 เท่า และอันตรายต่อความปลอดภัยมีมากกว่า
กราวด์อาร์ค
การเสื่อมสภาพและความเสียหายของส่วนประกอบหรือความเสียหายทางกลทำให้เกิดการคายประจุจากพื้นดิน หากวางส่วนประกอบราบบนหลังคากระเบื้องเหล็กสีจะเกิดการโค้งงอหรือรั่วซึม ความผิดประเภทนี้หาได้ไม่ง่ายนัก โดยเฉพาะในวันที่ฝนตก ในปัจจุบัน วิธีแก้ไขคือปิดอินเวอร์เตอร์และรอให้พื้นแห้งก่อนสตาร์ทเครื่อง วิธีนี้ไม่สามารถขจัดอันตรายและเพิ่มความเสี่ยงที่จะเกิดไฟฟ้าช็อตได้
DC ไฟฟ้าแรงสูง
ในสถานีพลังงาน PV โมดูล PV จะเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อสร้างวงจรไฟฟ้าแรงสูง DC ซึ่งโดยทั่วไปจะสูงถึง 1,000V แม้ว่าระบบจะปิดตัวลง ยังคงมีไฟฟ้าแรงสูง DC อยู่ที่ประมาณ 1,000 โวลต์ในเมทริกซ์โมดูล PV โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บนชั้นดาดฟ้า เมื่อเกิดเพลิงไหม้ในโรงไฟฟ้าและอาคารพลังงานแสงอาทิตย์ การช่วยเหลืออย่างปลอดภัยเป็นเรื่องยาก ในระหว่างการปฏิบัติงานประจำสถานีพลังงานและการบำรุงรักษาหรือการบำรุงรักษาทรัพย์สิน ผู้ปฏิบัติงานและผู้ตรวจสอบก็มีความเสี่ยงที่จะเกิดไฟฟ้าช็อตเช่นกัน
การวิเคราะห์ความเสี่ยงในสถานการณ์
รัฐบาล, โรงเรียน, โรงพยาบาล, หลังคาที่อยู่อาศัย
1. การควบคุมระดับภูมิภาค เป็นไปไม่ได้ที่จะใช้โดรนเพื่อสแกนส่วนประกอบต่างๆ เพื่อหาสิ่งผิดปกติ และไม่สามารถพบอันตรายได้ทันเวลา
2. ประชากรหนาแน่น ส่วนประกอบสแควร์อาร์เรย์มีการรั่วไหล มีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดไฟฟ้าช็อตต่อบุคลากร
3. กู้ภัยมีจำกัด. ในกรณีฉุกเฉิน เช่น ไฟไหม้ สายไฟฟ้าแรงสูงไม่สามารถปิดได้ ขัดขวางการช่วยเหลือ
4. อิทธิพลของความคิดเห็นของประชาชน หากเกิดอุบัติเหตุ ความคิดเห็นของประชาชนจะส่งผลกระทบมากขึ้น
หลังคากระเบื้องเหล็กสีต่างๆ
1. เป็นการยากที่จะตรวจสอบ หลังคากระเบื้องเหล็กสีไม่สะดวกในการตรวจสอบและไม่สามารถค้นพบอันตรายจากความปลอดภัยของอาร์คได้ทันเวลา
2. การช่วยเหลือมีจำกัด ในกรณีฉุกเฉิน เช่น ไฟไหม้ สายไฟฟ้าแรงสูงไม่สามารถปิดได้ ขัดขวางการช่วยเหลือ
3. หลังคาเปราะบาง และประกายไฟ DC arc นั้นง่ายต่อการเผาไหม้ผ่านกระเบื้องเหล็กสีและเข้าสู่พื้นที่ด้านล่างทำให้เกิดไฟไหม้และทรัพย์สินเสียหาย
ทางหลวง แม่น้ำ และพื้นที่อื่นๆ
1. ความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อม ประกายไฟเป็นระยะๆ จากก้นบุหรี่และส่วนประกอบต่างๆ อาจทำให้วัชพืชไหม้ด้านล่างได้ง่าย
2. ยากต่อการตรวจสอบ พื้นที่ที่ยาวและแคบไม่สะดวกสำหรับการตรวจสอบ การดำเนินการและบำรุงรักษาทำได้ยาก และไม่พบอันตรายได้ทันท่วงที
3. ยากที่จะช่วยชีวิต ห่างไกลจากเขตเมือง เช่น ไฟไหม้และอุบัติเหตุอื่นๆ ยากต่อการช่วยเหลือ
4. อุบัติเหตุรอง เมื่อยานพาหนะหรืออุบัติเหตุอื่น ๆ สร้างความเสียหายให้กับส่วนประกอบ ไม่สามารถปิดสายไฟฟ้าแรงสูงได้ทันเวลา ซึ่งอาจก่อให้เกิดอุบัติเหตุร้ายแรงรองได้
กฎหมายและระเบียบข้อบังคับของประเทศ
สหรัฐอเมริกา:
ตามเอกสารรหัสไฟฟ้าแห่งชาติ NEC2020 ฉบับล่าสุด:
ใช้ระยะทางไปยัง PV matrix 305mm เป็นขีดจำกัด นอกขีดจำกัด ภายใน 30S หลังจากเริ่มต้นอุปกรณ์ทริกเกอร์ แรงดันไฟฟ้าจะลดลงต่ำกว่า 30V ภายในขอบเขตนั้น จะต้องมี "ระบบควบคุมอันตรายจาก PV" หรือลดแรงดันไฟฟ้าให้ต่ำกว่า 80V ภายใน 30S หลังจากที่อุปกรณ์ทริกเกอร์เริ่มทำงาน
แคนาดา:
ตามรหัสไฟฟ้าของแคนาดารุ่น 2021:
เมื่อแรงดันไฟฟ้าด้าน DC ของระบบ PV มากกว่า 80V ควรติดตั้งอุปกรณ์ขัดขวางความผิดปกติของอาร์คหรืออุปกรณ์อื่นที่เทียบเท่ากัน
เมื่อติดตั้งระบบ PV ในหรือบนอาคาร ควรติดตั้งอุปกรณ์ปิดระบบอย่างรวดเร็ว ห่างจากโมดูล PV 1 เมตร หลังจากที่อุปกรณ์ปิดเครื่องอย่างรวดเร็วเริ่มทำงาน จะต้องลดแรงดันไฟฟ้าให้ต่ำกว่า 30V ภายใน 30 วินาที
เยอรมนี:
ตามมาตรฐานเยอรมัน VDE-AR-E 2100-712:
ในระบบ PV หากอินเวอร์เตอร์ปิดอยู่หรือโครงข่ายไฟฟ้าขัดข้อง แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจะต้องน้อยกว่า 120V มีการกล่าวถึงการใช้อุปกรณ์ปิดเครื่องเพื่อให้แรงดันไฟ DC ด้านต่ำกว่า 120V
ออสเตรเลีย:
ตามมาตรา 4.3.3 ของมาตรฐาน AS/NZS 5033:2021 ล่าสุด:
เมื่อแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงมากกว่า 120Vd.c จะต้องติดตั้งอุปกรณ์ตัดการเชื่อมต่อระหว่างโมดูลและอินเวอร์เตอร์
ประเทศไทย:
ตามมาตรา 4.3.13 ของ Thai Electrical Code-Solar Rooftop Power Supply Installations 2022:
โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บนชั้นดาดฟ้าต้องติดตั้งอุปกรณ์ปิดระบบอย่างรวดเร็ว และขีดจำกัดจากเมทริกซ์พลังงานแสงอาทิตย์อยู่ที่ 300 มม. แรงดันไฟฟ้าภายในช่วงขีดจำกัดจะลดลงเหลือต่ำกว่า 80V ภายใน 30 วินาทีหลังจากที่อุปกรณ์เริ่มทำงาน และแรงดันไฟฟ้าที่อยู่นอกช่วงขีดจำกัดจะลดลงเหลือต่ำกว่า 30V
ผลิตภัณฑ์ BENY Self-R&D
สำหรับหลังคาพลังงานแสงอาทิตย์และความปลอดภัยจากอัคคีภัยในอาคาร อุปกรณ์ปิดระบบอย่างรวดเร็วของ BENY string และระดับโมดูลจะควบคุมแรงดันไฟฟ้าของแผงให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยในระดับไมโครวินาที ป้องกันอุบัติเหตุและปรับปรุงความปลอดภัยของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ โซลูชันการปิดระบบอย่างรวดเร็วของ BENY ได้รับการออกแบบตามมาตรฐาน CE, TUV, UL สอดคล้องกับกฎหมายและข้อบังคับของประเทศ เช่น Thai Electrical Code, NEC2020 ในฐานะสมาชิกของพันธมิตร Sunspec BENY ได้พัฒนา RSD การสื่อสารของ PLC เพื่อให้สอดคล้องกับอินเวอร์เตอร์หลายสตริงที่กว้างขึ้น ตรวจสอบผลิตภัณฑ์ในขณะนี้
บทส่งท้าย
การก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์กำลังดำเนินการอย่างเต็มที่ และมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับครัวเรือนหลายพันครัวเรือน จะมั่นใจได้อย่างไรว่า"ความปลอดภัย"ของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับความสนใจอย่างมากจากทั้งอุตสาหกรรม เพื่อแก้ปัญหานี้อย่างมีประสิทธิผล อุตสาหกรรมทั้งหมดต้องทำงานร่วมกันเพื่อหาแนวทางแก้ไขที่เป็นนวัตกรรม และปรับปรุงมาตรฐานและข้อบังคับที่เกี่ยวข้องอย่างต่อเนื่อง จากนั้นจึงนำข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องไปใช้จริงในการก่อสร้างโรงไฟฟ้าในครั้งต่อๆ ไป
ในฐานะโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานที่สำคัญ การทำงานที่ปลอดภัย เสถียร และมีประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์คือการรับประกันที่สำคัญสำหรับการพัฒนาเศรษฐกิจ
