“秦”你聊储能-光伏拉弧检测(上）

1.什么是拉弧

拉弧是我们常见的电弧现象，发生在两个电极之间，由电压差引起的气体击穿时发生持续放电的现象。当开关设备进行切断电路或关合电路时，若连接两侧之间的电场强度大于介质强度，通常当电压/电流达到一定值（电压达12-20V，电流达1A），则之间的绝缘气体被击穿，成为游离状态。在游离状态下的气体具有很强的导电性能，带电体周围介质从绝缘状态变为导通状态，会产生一团高温、可导电的强光气体，称为“电弧”或者“拉弧”，是有用但极具危险的“能量小子”，它是一种自持放电现象，一旦形成，维持电弧稳定燃烧所需的电压很低。

2.拉弧产生原理及分类

(1) 气体电离过程

在产生电弧的装置中，有两个电极，一个是阳极（通常带有正电荷），另一个是阴极（通常带有负电荷）。这两个电极之间存在电势差，促使电子向阳极运动。带电体周围气体介质通常为中性绝缘性质，但在高电压下，电场强度足够强，可以导致气体中的原子或分子电离，产生自由电子和离子，这种过程称为气体电离。

(2) 电子加速过程

自由电子在电场的作用下会加速运动，朝阳极移动。同时，正离子也会向阴极移动，但由于它们的质量较大，速度相对较慢。

(3) 电子轰击过程

当自由电子与气体原子或分子碰撞时，它们可能会引发更多的电离，产生更多的自由电子和正离子，这种过程称为电子轰击。

(4) 电弧形成

当足够的自由电子和正离子存在时，它们之间形成了一个电导路径，允许电流通过。这导致电弧的形成，即通过气体介质的电流放电。

一旦电弧形成，它会产生强烈的热量和光线，并具有一定的导电性。电弧的性质取决于电压、电流、电极间距、气体种类等因素。电弧通常可以分为三部分：阴极、弧柱、阳极。

3.故障拉弧产生的部分原因

（1）导体接触部位松动，当通过电流较大时会导致火花与电弧的形成；

（2）导线绝缘层破损或导线断裂引发裸露导线碰撞造成线路短路，从而在碰撞（故障）点发生剧烈的电弧；

（3）架空裸导线的松弛程度太大，强风时会造成导线较大幅度晃动导致混线、碰撞等，进而引发剧烈的电弧；

（4）违反安全规范操作、误操作以及检修不当等人为因素。如隔离开关、断路器操作顺序错误、在线路中仍有短路故障时进行了合闸操作等；

（5）熔丝熔断或对开关进行正常操作时均有可能引起电弧；

（6）设备自身缺少防护装置。例如，在操作缺少灭弧罩的接触器、开关等此类设备时，易造成相间短路而导致电弧发生。

4.光伏拉弧危害

• 火灾风险
  

  太阳能电池板、电气接线盒、逆变器等设备中存在电弧故障时，光伏电弧产生的高温和强热，足以引燃周围的可燃物质，导致火灾发生，造成巨大财产损失和人员伤亡。

• 人身安全风险
  

  在光伏系统的维护、安装或检修过程中，不慎触发电弧，光伏电弧产生的高温和火花可能会导致工作人员烧伤、电击、眼睛受伤等严重后果，特别是在操作不规范、缺乏安全培训或不佩戴防护装备的情况下，会严重危及生命安全。

• 设备损坏
  

  光伏电弧产生的电流冲击和热量可能会烧毁电气设备的导线、接头、绝缘材料等部件，导致设备的故障和损坏，例如汇流箱、直流柜、电池板组件、连接器、接线盒等光伏系统的关键设备，增加维修和更换的成本。

• 系统停机
  

  光伏电弧引发的设备损坏或火灾可能会导致光伏系统的部分或全部停机，影响光伏系统的正常运行和发电效率，导致能源损失和经济损失。特别是在大规模光伏电站中，系统停机可能会造成巨额的损失和影响。即使系统不完全停机，由于设备受损或故障，也可能影响系统的发电性能，使得光伏系统整体的能源利用效率下降。

5.影响光伏系统的寿命

光伏电弧引发的设备损坏或火灾可能会对光伏系统的整体寿命造成影响，加速设备的老化和损坏，缩短系统的使用寿命，增加了系统维护管理的难度和成本。

6.影响光伏产业发展

光伏电弧引发的安全问题和环境问题可能会影响光伏产业的发展。安全事故和环境污染事件可能会引起公众关注和质疑，影响光伏产业的形象和声誉，进而影响政府政策支持、投资和市场需求，对光伏产业的发展造成不利影响。

光伏电站电弧故障导致的火灾事故(图片来源于网络）

大秦提供光储整体解决方案，光伏拉弧可能导致储能系统的工作效率降低，甚至设备损坏，影响系统性能和安全性。大秦通过可靠的系统设计，高质量的选料，专业的人员培训，始终致力于为客户提供安全高效的光储解决方案。在下篇中，将继续为您介绍光伏电弧的分类，检测原理及方法和如何光伏拉弧预防措施。