分布式光伏系统如何防止雷击火灾隐患

1、火灾危险性分析

光伏电站火灾危险性较大的设备有汇流箱、逆变器、蓄电池、连接器、配电柜及变压器，易发生电气火灾。光伏电站内的主要建筑为综合控制室、变配电站，对于电压为35kV以上，单台变压器容量为5000kV˙A及以上的变电站，变压器规模属于GB50229－2006《火力发电厂与变电站设计防火规范》［1］（以下简称《火力发电规范》）的适用范围，其消防设计可参照该规范执行，其他变电站的消防设计应当执行GB50016－2006《建筑设计防火规范》［2］（以下简称《建规》）。

结合光伏发电站内建筑物的特性，参照《火力发电规范》，光伏电站的建（构）筑物火灾危险性分类及耐火等级如表1［1］。当电缆夹层电缆采用A类阻燃电缆时，其火灾危险性可为丁类；当综合控制室未采取防止电缆着火后延伸的措施时，火灾危险性应为丙类；配电装置楼和屋外配电装置根据设备含油量确定火灾危险性。

2、防火措施

根据《火力发电规范》，结合光伏电站的电气设备特性，光伏电站应采取以下防火措施：

2.1总平面布置

光伏发电站的站址选择应根据国家可再生能源中长期发展规划、太阳能资源、接入电网、环境保护等因素考虑，电站内的建（构）筑物与电站外的建（构）筑物、堆场、储罐之间的防火间距应符合《建规》的规定。大、中型光伏发电站内的消防车道宜布置成环形，当为尽端式车道时，应设回车场地或回车道。

2.2变压器及其他带油电气设备防火措施

（1）由于带油电气设备在使用过程中容易引发火灾，为了防止火势蔓延到贴邻建（构）筑物，在与其他建（构）筑物贴邻侧应设置防火墙［1］。

（2）屋内单台总油量为100kg以上的电气设备，屋外单台油量为1000kg以上的电气设备，应设置贮油或挡油设施，贮油设施内应铺设卵石层［1］。

2.3电缆防火措施

由于光伏电站占地面积大，电缆分布广，无法针对电缆设置固定的灭火装置，在电缆沟道内应采用防火分隔和阻燃电缆作为应对电缆火灾的主要措施，集中敷设于沟道、槽盒中的电缆宜选用C类或C类以上的阻燃电缆。

2.4光伏电站运行和维护

（1）运行和维护人员应具备相应的专业技能。维护前须做好准备，断开所有应断开开关，确保电容、电感放电完全，必要时应穿绝缘鞋，带低压绝缘手套，使用绝缘工具，工作完毕后应排除系统可能存在的事故隐患。

（2）由于组件的特殊性，在接收辐射时，就会产生电压。光伏阵列串联后形成高压直流电，如不慎与人体形成环路，将会造成重大事故。一般在将光伏阵列接入系统前应保持组串处于断路状态，接入系统后在汇流箱（盒）开关关断的情况下进行连接。在施工过程中，应用遮挡物将光伏组件进行遮挡，遮挡有困难时，施工人员应配备好安全防护用品。

（3）为防止设备过热、短路等事故，光伏电站主要部件周围不得堆积易燃易爆物品。

2.5消防设施

2.5.1消防给水电站的规划和设计，应同时设计消防给水系统，消防水源应有可靠的保证，消防给水量应按火灾时一次大消防用水量的室内和室外消防用水量之和计算。以下情况可不设置：

（1）光伏方阵区（含逆变器升压室）宜不设置消防水系统。光伏阵列区主要由电气设备构成，白天直流侧始终带电，不适合用水灭火。

（2）参照《火力发电规范》，变电站户外配电装置区域（采用水喷雾的主变压器消火栓除外）可不设消火栓［1］。

（3）根据《建规》的规定，电站内建筑物满足耐火等级不低于二级，体积不超过3000m3，且火灾危险性为戊类时，可不设室内外消防结水［2］。

地面光伏电站的单体建筑物体积一般都小于3000m3，监控系统功能完备，值班人员少，建筑物分散。大型地面光伏电站一般多建于西北荒漠地区，干旱缺水，生活用水多采用汽车运输方式，水的使用成本髙，难以设置水消防系统。

2.5.2自动灭火设施

参照《火力发电规范》，单台容量为125MV˙A及以上的主变压器应设置水喷雾灭火系统、合成型泡沫喷雾系统或其他固定式灭火装置。其他带油电气设备，宜采用于粉灭火器。

油浸变压器的油具有良好的绝缘性和导热性，变压器油的闪点一般为130℃，是可燃液体，当变压器内部故障发生电弧闪络，油受热分解产生蒸气形成火灾，需设置水喷雾等自动灭火系统，在缺水、寒冷、风沙大、运行条件恶劣的地区，可以选用排油注氮灭火装置和合成泡沫喷淋灭火系统，对于户内封闭空间内的变压器也可采用气体灭火系统。对于中、小型变电站，自动灭火系统费用相对较高，可选用灭火器。

2.5.3火灾自动报警系统

光伏发电站火灾危险源主要是电缆及电气类设备，因光伏电站发电量由太阳辐射大小决定，其电气设备负荷及电缆载流量也随太阳辐射量的变化而变化，早晚为零，中午接近设计值，因此光伏发电站火灾发生概率较常规火电厂小许多。参照《火力发电规范》，结合光伏发电站特性，可在大型光伏发电站或无人值守电站设置火灾报警系统。主控室、继电器设备室、无功补偿室、配电装置室可选用感烟火灾探测器，主变压器（室内）、电缆层和电缆竖井可选用线型感温火灾探测器。

2.5.4消防供电、应急照明及灭火器

为保证消防供电的性和消防系统的正常运行，消防水泵、火灾报警、火灾应急照明应按Ⅱ类负荷供电，电站主控室、配电装置室应设置火灾应急照明和疏散标志，电站应按GB50140－2005《建筑灭火器配置设计规范》的要求设置灭火器。

3

光伏发电是近年来发展的新兴产业，是解决未来能源需求的重要途径。由于目前尚没有制定专门的光伏发电站防火设计规范，本文结合《建规》和《火力发电规范》的有关规定对电站从分类、组成、火灾危险性、总平面布置、措施和消防设施等方面进行了阐述，为设计人员和消防审核人员提供了参考。

1蜗牛纹

1.蜗牛纹的出现是一个综合的过程，EVA胶膜中的助剂、电池片表面银浆构成、电池片的隐裂以及体系中水份的催化等因素都会对蜗牛纹的形成起促进作用，而蜗牛纹现象的出现也不是必然，而是有它偶然的引发因素。EVA胶膜配方中包含交联剂，抗氧剂，偶联剂等助剂，其中交联剂一般采用过氧化物来引发EVA树脂的交联，由于过氧化物属于活性较高的引发剂，如果在经过层压后交联剂还有较多残留的话，将会对蜗牛纹的产生有引发和加速作用。

胶膜使用助剂都有纯度的指标，一般来说纯度要求要在99.5%以上。助剂中的杂质主要是合成中的副产物以及合成中的助剂残留，以小分子状态存在，沸点较高，无法通过层压抽真空的方法从体系中排除，所以助剂如果纯度不高，那么这些杂质也将会影响EVA胶膜的稳定性，可能会造成蜗牛纹的出现。

组件影响：

1.纹路一般都伴随着电池片的隐裂出现。

2.电池片表面被氧化。

3.影响了组件外观。

预防措施：

胶膜使用符合纯度指标的助剂。

2.安装过程中对组件的轻拿轻放有足够认识。

2EVA脱层

1.交联度不合格.（如层压机温度低，层压时间短等）造成。

、玻璃、背板等原材料表面有异物造成。

原材料成分（例如乙烯和醋酸乙烯）不均导致不能在正常温度下溶解造成脱层。

4.助焊剂用量过多，在外界长时间遇到高温出现延主栅线脱层。

组件影响：

1.脱层面积较小时影响组件大功率失效。当脱层面积较大时直接导致组件失效报废。

预防措施：

1.严格控制层压机温度、时间等重要参数并定期按照要求做交联度实验,并将交联度控制在85%±5%内。

2.加强原材料供应商的改善及原材检验。

3.加强制程过程中成品外观检验。

4.严格控制助焊剂用量，尽量不超过主栅线两侧0.3mm。

3硅胶不良导致分层&电池片交叉隐裂纹

1.交联度不合格，如层压机温度低，层压时间短等造成。

、玻璃、背板等原材料表面有异物造成。

3.边框打胶有缝隙，雨水进入缝隙内后组件长时间工作中发热导致组件边缘脱层4.电池片或组件受外力造成隐裂。

组件影响：

1.分层会导致组件内部进水使组件内部短路造成组件报废。

2.交叉隐裂会造成纹碎片使电池失效，组件功率衰减直接影响组件性能。

预防措施：

1.严格控制层压机温度、时间等重要参数并定期按照要求做交联度实验。

2.加强原材料供应商的改善及原材检验。

3.加强制程过程中成品外观检验。

4.总装打胶严格要求操作手法，硅胶需要完全密封。

5.抬放组件时避免受外力碰撞。

4组件烧坏

1.汇流条与焊带接触面积较小或虚焊出现电阻加大发热造成组件烧毁。

组件影响：

1.短时间内对组件无影响，组件在外界发电系统上长时间工作会被烧坏最终导致报废。

预防措施：

1.在汇流条焊接和组件修复工序需要严格按照作业指导书要求进行焊接，避免在焊接过程中出现焊接面积过小。

2.焊接完成后需要目视一下是否焊接ok。

3.严格控制焊接烙铁问题在管控范围内(375±15)和焊接时间2-3s。

5组件接线盒起火

1.引线在卡槽内没有被卡紧出现打火起火。

2.引线和接线盒焊点焊接面积过小出现电阻过大造成着火。

3.引线过长接触接线盒塑胶件长时间受热会造成起火。

组件影响：

1.起火直接造成组件报废，严重可能一起火灾。

预防措施：

1.严格按照sop作业将引出线完全插入卡槽内。

2.引出线和接线盒焊点焊接面积至少大于20平方毫米。

3.严格控制引出线长度符合图纸要求，按照sop作业.避免引出线接触接线盒塑胶件。

6电池裂片

1.焊接过程中操作不当造成裂片。

2.人员抬放时手法不正确造成组件裂片。

3.层压机故障出现组件类片。

组件影响：

1.裂片部分失效影响组件功率衰减。

2.单片电池片功率衰减或完全失效影响组件功率衰减。

预防措施：

1.汇流条焊接和返工区域严格按照sop手法进行操作。

2.人员抬放组件时严格按照工艺要求手法进行抬放组件。

3.确保层压机定期的保养.每做过设备的配件更换都要严格做好首件确认ok后在生产。

测试严格把关检验,禁止不良漏失。

7电池助焊剂用量过多

1.焊接机调整助焊剂喷射量过大造成。

2.人员在返修时涂抹助焊剂过多导致。

组件影响：

1.影响组件主栅线位置EVA脱层。

2.组件在发电系统上长时间后出现闪电纹黑斑，影响组件功率衰减使组件寿命减少或造成报废。

预防措施：

1.调整焊接机助焊剂喷射量.定时检查。

2.返修区域在更换电池片时请使用指定的助焊笔,禁止用大头毛刷涂抹助焊剂。

8虚焊、过焊

1.焊接温度过多或助焊剂涂抹过少或速度过快会导致虚焊。

2.焊接温度过高或焊接时间过长会导致过焊现象。

组件影响：

1.虚焊在短时间出现焊带与电池片脱层，影响组件功率衰减或失效。

2.过焊导致电池片内部电极被损坏，直接影响组件功率衰减降低组件寿命或造成报废。

预防措施：

1.确保焊接机温度、助焊剂喷射量和焊接时间的参数设定.并要定期检查。

2.返修区域要确保烙铁的温度、焊接时间和使用正确的助焊笔涂抹助焊剂。

3.加强EL检验力度，避免不良漏失下一工序。

9焊带偏移或焊接后翘曲破片

1.焊接机定位出现异常会造成焊带偏移现象。

2.电池片原材主栅线偏移会造成焊接后焊带与主栅线偏移。

3.温度过高焊带弯曲硬度过大导致焊接完后电池片弯曲。

组件影响：

1.偏移会导致焊带与电池面积接触减少，出现脱层或影响功率衰减。

2.过焊导致电池片内部电极被损坏，直接影响组件功率衰减降低组件寿命或造成报废。

3.焊接后弯曲造成电池片碎片。

预防措施：

1.定期检查焊接机的定位系统。

2.加强电池片和焊带原材料的来料检验。

10组件钢化玻璃爆和接线盒导线断裂

1.组件在搬运过程中受到严重外力碰撞造成玻璃爆破。

2.玻璃原材有杂质出现原材自爆.。

3.导线没有按照规定位置放置导致导线背压坏。

组件影响：

1.玻璃爆破组件直接报废。

2.导线损坏导致组件功率失效或出现漏电连电危险事故。

预防措施：

1.组件在抬放过程中要轻拿轻放.避免受外力碰撞。

2.加强玻璃原材检验测试。

3.导线一定要严格按照要求盘放.避免零散在组件上。

11气泡产生

1.层压机抽真空温度时间过短，温度设定过低或过高会出现气泡。

2.内部不干净有异物会出现气泡。

3.上手绝缘小条尺寸过大或过小会导致气泡。

组件影响：

1.组件气泡会影响脱层.严重会导致报废。

预防措施：

1.层压机抽真空时间温度参数设定要严格按照工艺要求设定。.

2.焊接和层叠工序要注意工序5s清洁。,

3.绝缘小条裁切尺寸严格要求进行裁切和检查。

12热斑和脱层

1.光伏组件热斑是指组件在阳光照射下，由于部分电池片受到遮挡无法工作，使得被遮盖的部分升温远远大于未被遮盖部分，致使温度过高出现烧坏的暗斑。

2.光伏组件热斑的形成主要由两个内在因素构成，即内阻和电池片自身暗电流。热斑耐久试验是为确定太阳电池组件承受热斑加热效应能力的检测试验。通过合理的时间和过程对太阳电池组件进行检测，用以表明太阳电池能够在规定的条件下长期使用。热斑检测可采用红外线热像仪进行检测，红外线热像仪可利用热成像技术，以可见热图显示被测目标温度及其分布。

3.脱层层压温度、时间等参数不符合标准造成。

组件影响：

1.热斑导致组件功率衰减失效或者直接导致组件烧毁报废。

2.脱层导致组件功率衰减或失效影响组件寿命使组件报废。

预防措施：

1.严格按照返修SOP要求操作,并注意返修后检查注意5s。

2.焊接处烙铁温度焊焊机时间的控制要符合标准。,

3.定时检查层压机参数是否符合工艺要，同时要按时做交联度实验确保交联度符合要求85%±5%。

13EVA脱层

1.交联度不合格.（如层压机温度低，层压时间短等）造成。

、玻璃、背板等原材料表面有异物造成。

原材料成分（例如乙烯和醋酸乙烯）不均导致不能在正常温度下溶解造成脱层。

组件影响：

1.脱层会导致组件内部进水使组件内部短路造成组件失效至报废。

预防措施：

1.严格控制层压机温度、时间等重要参数并定期按照要求做交联度实验。确保交联度符合要求85%±5%。

2.加强原材料供应商的改善及原材检验。

3.加强制程过程中成品外观检验。

14低效

1.低档次电池片混放到高档次组件内（原材混料/或制程中混料）。

组件影响：

1.影响组件整体功率变低，组件功率在短时间内衰减幅度较大。

2.低效片区域会产生热班会烧毁组件。

预防措施：

1.产线在投放电池片时不同档次电池片做好区分，避免混用,返修区域的电池片档次也要做好标识，避免误用。

测试人员要严格检验，避免低效片漏失。

15硅胶气泡和缝隙

1.硅胶气泡和缝隙主要是硅胶原材内有气泡或气枪气压不稳造成。

2.缝隙主要原因是员工手法打胶不标准造成。

组件影响：

1.有缝隙的地方会有雨水进入，雨水进入后组件工作时发热会造成分层现象。

预防措施：

1.请原材料厂商改善,IQC检验加强检验。

2.人员打胶手法要规范。

3.打完胶后人员做自己动作，清洗人员严格检验。

16漏打胶

1.人员作业不认真,造成漏打胶。

2.产线组件放置不规范，人员拉错产品流入下一工序。

组件影响：

1.未打胶会进入雨水或湿气造成连电组件起火现象。

预防措施：

1.加强人员技能培训，增强自检意识。

2.产线严格按照产品三定原则摆放,避免误用。

3.清洗组件和包装处严格检验,避免不良漏失。

17引线虚焊

1.人员作业手法不规范或不认真,造成漏焊。

2.烙铁温度过低、过高或焊接时间过短造成虚焊。

组件影响：

1.组件功率过低。

2.连接不良出现电阻加大，打火造成组件烧毁。

预防措施：

1.严格要求操作人员执行SOP操作，规范作用手法。

2.按时点检烙铁温度，规范焊接时间。

18接线盒硅胶不固化

1.硅胶配比不符合工艺要求造成硅胶不固化。

2.出胶孔A或B胶孔堵住未出胶造成不固化。

组件影响：

1.硅胶不固化胶会从线盒缝隙边缘流出，盒内引线会暴露在空气中遇雨水或湿气会造成连电使组件起火现象。

预防措施：

1.严格按照规定每小时确认硅胶表干动作。

2.定时确认硅胶配比是否符合工艺要求。

3.清洗工序要严格把关确保硅胶100%固化ok。

19EVA小条变黄

小条长时间暴露在空气中，变异造成。

受助焊剂、酒精等污染造成变异。

3.与不同厂商EVA搭配使用发生化学反应。

组件影响：

1.外观不良客户不接受。

2.可能会造成脱层现象。

预防措施：

开封后严格按照工艺要求在12h内用完,避免长时间暴露在空气中。

2.注意料件放置区域的5s清洁，避免在加工过程中受污染。

3.避免与非同厂家家的EVA搭配使用。

20组件色差

1.组件色差为原材料加工时镀膜不均匀造成。

2.焊接机在投放电池片未按照颜色区分投放造成。

3.返修区域未做颜色区分确认造成混片色差。

组件影响：

1.影响组件整体外观.造成投诉。

预防措施：

1.反馈给原材料改善.并对来料做严格检验卡管。

2.焊接机在投料时严格要求做颜色区分投放避免混片。

3.返修区域做好电池片颜色等级的标识，返工时和返工后做自己动作，避免用错片子造成色差。

21功率衰减分类及检测方法

1. 光伏组件功率衰减是指随着光照时间的增长，组件输出功率逐渐下降的现象。光伏组件的功率衰减现象大致可分为三类：第一类，由于破坏性因素导致的组件功率衰减；第二类，组件初始的光致衰减；第三类，组件的老化衰减。第二类、第三类是

组件影响：

1.组件输出功率逐渐下降。

预防措施：

1.加强光伏组件卸车、倒运、安装质量控制

2.光伏组件功率衰减测试可通过光伏组件I-V特性曲线测试仪完成。

22网状隐裂

1、隐裂是指电池片中出现细小裂纹，电池片的隐裂会加速电池片功率衰减，影响组件的正常使用寿命，同时电池片的隐裂会在机械载荷下扩大，有可能导致开路性破坏，隐裂还可能会导致热斑效应。

2、隐裂的产生是由于多方面原因共同作用造成的，组件受力不均匀，或在运输、倒运过程中剧烈的抖动都有可能造成电池片的隐裂。光伏组件在出厂前会进行EL成像检测，所使用的仪器为EL检测仪。该仪器利用晶体硅的电致发光原理，利用高分辨率的CCD相机拍摄组件的近红外图像，获取并判定组件的缺陷。EL检测仪能够检测太阳能电池组件有无隐裂、碎片、虚焊、断栅及不同转换效率单片电池异常现象。

组件影响：

1.网状隐裂会影响组件功率衰减。

2.网状隐裂长时间出现碎片，出现热斑等直接影响组件性能。

预防措施：

1.在生产过程中避免电池片过于受到外力碰撞。

2.在焊接过程中电池片要提前保温（手焊）烙铁温度要符合要求。