逆变器如何做好光伏电站的“安全管家”（防电弧火灾篇）

逆变器作为光伏电站的核心，主要作用是把光伏组件不规则的直流电，转换为正弦波交流电，同时还有过压、过流保护、绝缘阻抗保护、漏电流保护、电网电压频率异常保护等功能。随着光伏组件价格下调和效率的提升，光伏平价上网的时间越来越近，光伏开始走近千家万户，人们还希望逆变器能在系统中发挥更重要的作用，使光伏系统更稳定，更安全，收效更高。古瑞瓦特公司顺应发展潮流，经过多年研究，开发了多项实用功能，如组串监测功能、组件防PID(Potential Induced Degradation)功能，电弧故障分断器AFCI(Arc Fault Circuit Interrupters)、快速关断RSD(Rapid Shutdown)等，这些技术的应用，让光伏系统的安全可靠性得到进一步提高，延缓了组件的衰减，提高经济效率。

本篇将重点介绍逆变器的直流拉弧监测功能和快速关断装置。

火灾是光伏电站经济效益损失最大的事故，如果是安装在厂房或者民居屋顶上，还很容易危及人身安全。光伏电站一旦发生火灾，不能直接用水来灭火，首先要以最快的速度切断电源，光伏电站中的火灾事故因素很多，直流拉弧是主要的原因。

在整个光伏系统中直流侧电压通常高达600-1000V，由于光伏组件接头接点松脱，接触不良、电线受潮、绝缘破裂等原因而极易引起直流拉弧现象。

直流拉弧会导致接触部分温度急剧升高，持续的电弧会产生3000-7000℃的高温，并伴随着高温碳化周围器件，轻者熔断保险、线缆，重者烧毁组件和设备引起火灾。目前，UL和NEC安规对80V以上的直流系统，都有拉弧检测功能的强制要求。由于光伏系统发生火灾后不能直接用水扑灭，预警和预防，显得十分重要，特别是对于彩钢瓦屋顶，维护人员很难检查出故障点和隐患，所以安装具有拉弧检测功能的逆变器是十分必要的。

古瑞瓦特公司推出一种电路保护装置AFCI，其主要作用是防止故障电弧引起火灾。它有检测并区别逆变器在启停或开关时产生的正常电弧和故障电弧的能力，发现故障电弧后及时切断电路。除此之外，AFCI还具有如下特点：

具备有效的直流电弧识别能力，允许最大直流电流可达60A;

具备友好的接口，可遥接控制断路器或连接器等;

具备RS232转485通信功能，可实时监控模块状态;

LED、蜂鸣器可作为快速识别模块工作状态，声光报警;

功能模块化，易于移植到各个系列产品中;

产品通过UL1699B (type 1) 认证;

目前，古瑞瓦特全系列北美机器标配AFCI功能，Growatt 30-50KTL3-S系列机型标配内置AFCI功能。

分布式系统普及，户用光伏系统增长迅猛，使得越来越多的人接触光伏，但还是很大一部分人对光伏系统的工作原理、系统故障处理方法一无所知，当光伏系统重大故障发生后，需要有专业的装置在保证人生安全的情况下尽量减小损失。

为维护广大人民群众的生命和财产安全，古瑞瓦特率先推出一种针对家庭光伏分布式项目，能远程快速关断光伏系统直流侧组串的快速关断装置，简称RSD。此设备的主要特点是能够在电网发生故障或人为切断等情况下，自动断开每个光伏组串的连接，从而减少组串的电压，保证系统中无高压电，降低触电风险，提高其安全性和实用性。

根据根据NEC 690.12标准要求，当市电停电或者认为逆变器设备启动远程关机的情况下，快速关断装置启动后，在光伏阵列10英尺范围或进入建筑物5英尺范围，光伏系统电压必须在10秒钟的时间内降低到30V以下，功率降低到240VA以下。

那么RSD快速关断系统是如何实现的呢?快速关断装置原理图如下：系统由快速判断箱和电源箱两组部组成，关断箱装在组件阵列和逆变器之间，由两组常开继电器组成，继电器由电源箱提供电源。

快速关断装置关断方式有主动和被动二种方式：

1、被动方式：当电网掉电发生孤岛保护后，电源箱停电，关断箱继电器停止工作断开，每个光伏组串与逆变器设备之间也断开，避免设备继续带电。

2、主动方式，当电网发生紧急故障或人员触电时，可手动按下控制电源箱紧急控制开关，切断关断箱的电源，隔断系统的电气连接，避免故障进一步扩大升级，并上传快速关断箱状态信息给逆变器设备。

快速关断系统的最大特点在于：快速断开设备与电网以及组件的电气连接，使电气系统在故障时快速断开，保护组件和设备安全，隔断设备安全隐患。最大程度上降低了电气与人接触的可能性，大大增加系统安全性，特别适合在分布式户用系统中使用。