某光伏电站直流侧失火原因简析

常建强

大连华洋建筑设计有限公司 辽宁大连 116000

光伏产业作为全球主要的新能源之一，近年来在国内外得到快速发展。项目形式也从最初的荒漠电站，到近几年大规模推广的分布式电站，越来越走入寻常百姓的生活中。预计不久的将来，随着LEED认证等节能建筑的推广，许多地区的建筑都会强制上节能措施，有条件的建筑会强制上分布式光伏电站。

然而经过近几年的发展，已建成的光伏电站事故发生逐渐频繁，失火事故灾害最为严重，其中80%为直流侧失火。许多以生产生活场所作为电站安装地点的项目，失火事故的危害更严重。本文就以一起已建成的屋顶光伏电站失火事故为例，进行相关问题的浅显讨论。

1 项目简述

本案例项目为一个MW级屋顶分布式光伏电站。电站采用多晶硅组件接入多台组串式逆变器，多台逆变器汇入交流汇流箱最终并入用户侧电网。电站所安装建筑为网架钢结构厂房[1]。

2 第一次连接器融化事故

该光伏电站在安装施工完成后安装有品联科技的云端数采设备，可以实时云端监测华为组串式逆变器的所有直流组串，为项目安装完成后的消缺阶段提供完备的监测[2]。

该项目运行时出现一台逆变器停机故障，显示为接地电阻故障。将各路组串接头拆离逆变器并检测，对照接线图排查发现一路延长线的接头处烧毁，如下图1：

现场观察当时公母连接器接头并未完全分离，与铝合金边框出现连接情况。这应该是导致逆变器出现接地电阻检测不过的原因。

3 火灾事故发生

距离上次事故时隔不久，该项目再次出现严重火灾，超过100平米的过火面积。现场运维人员赶到并用光屋顶灭火器后，仍为熄灭火焰，最终由消防队扑灭。

4 引起火灾的系统自身原因可能性分析

4.1 连接器部分

（1）接线头出现过着火情况，存在直流拉弧的先例。一个可能的原因是连接器施工问题导致的压线接触不良或插接不到位。但从第一次事故现场照片来看，第一次事故应不是压线所致，因为连接器熔断部分为结合处中心熔断，而非单一连接器的压线部位。由于连接器是卡扣设计，但仍不排除连接器插接不到位的可能性。

（2）进一步追溯相关问题发现，该项目连接器存在两个品牌混用现象。根据史陶比尔(杭州)精密机械电子有限公司（MC4光伏连接器的正品生产公司）的专业测试：由于不同品牌连接器的技术和产品材料存在差异、生产过程和质量标准存在差异、公差不一致和原材料不同等问题，光伏连接器互插，会导致温升、接触电阻变化及IP防护等级无法保证的问题[3]。

4.2 光伏组件部分

（1）虽然光伏组件采用世界前三的品牌，但仍存在热斑效应导致局部温度过高恰巧旁路二极管失效的可能。

（2）不排除接线盒存在严重质量问题。

目前光伏组件的火灾实验的相关标准为ANSI/UL1703和ANSI/UL790。在本次项目所用组件说明中明确是通过UL1703标准的。消防机构在事故后将部分产品带走检测，检测产品是满足相关要求的。但一切都不能完全排除起火点的组件背板及接线盒是不存在质量问题。

5 项目改进思路

5.1 施工阶段

①为保证项目产品质量，所有产品必须采用一线品牌的厂家直供产品，杜绝低端产品以及多层经销商以次充好等问题。

②虽然晶科等国际一流光伏企业仍存在光伏连接器互插混用现象，但多次事故教育我们必须杜绝这种操作。

③消缺阶段应增加使用红外成像仪的巡查工作，杜绝所有电气连接的虚接现象。

5.2 运维阶段

①本项目运维存在无人实时值守，对光伏监控系统不了解的情况。光伏电站项目，尤其是大型钢结构屋顶电站，必须在运行时保证实时有运维人员在现场。

②监控云平台的实时离散指数等数据是提前发现系统接触不良、热斑、短路等电气故障的第一预警数据，需要运维人员懂得使用并实时监测排查问题。

③监控云平台应具备火灾预警功能。

④有条件的项目应上红外成像监控系统。

6 结语

作为屋顶光伏项目，一旦出现火灾问题损失的可能不止是几百几千万，一旦烧毁建筑很有可能是几个亿甚至几十亿的厂房及设备。所以既要保持产品的质量，又要保证施工的规范，更要保证运维的负责。