Hồ Quang Điện Nguyên Nhân Gây Cháy Hệ Thống Điện Mặt Trời: Tìm Hiểu Và Phòng Tránh

Theo báo cáo do BRE viết cho chính phủ Vương quốc Anh, nghi phạm chính gây ra đám cháy điện mặt trời chính là hồ quang điện- dòng điện chạy qua khe hở không khí bằng cách ion hóa các phân tử khí, khiến các phân tử bị phân hủy thành các phân tử bị ion hóa thành plasma, gây ra dòng điện lớn vào bất kỳ thành phần nào ở gần đó.

Hồ quang điện là quá trình phóng điện xảy ra trong không khí từ dây dẫn này sang dây dẫn khác hoặc từ mặt đất. Năng lượng dưới dạng nhiệt, áp suất, ánh sáng mạnh gây rủi ro về an toàn cho người và thiết bị ở gần.

Nhiệt độ hồ quang điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như mức độ dòng điện. Trên một hệ thống điện mặt trời điển hình, hồ quang điện đủ sức làm tan chảy thủy tinh, đồng và nhôm, đồng thời đốt cháy các vật liệu xung quanh.

Trong các hệ thống điện xoay chiều thì hồ quang điện có xu hướng tự dập tắt điện khi điện áp thay đổi. Mặt khác, DC duy trì ở mức điện áp liên tục và khi hồ quang được thiết lập nó có xu hướng liên tục hoạt động. Những tấm pin năng lượng mặt trời cung cấp dòng điện liên tục dẫn đến hỏa hoạn điều này làm cho phía DC dễ gặp nguy hiểm.  Phía AC có thể tự dập tắt, làm cho phía AC bộ biến tần ít rủi ro hơn . Ngoài ra trên thị trường các inverter tích hợp chắc năng AFCI để phát hiện và ngắt hồ quang điện xoay chiều.

Các cuộc điều tra của Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy (NTNU) cho thấy điện áp 30V đủ để duy trì hồ quang. Họ phát hiện ra rằng khi đang cháy, điện áp trên module (thường là 60V) giảm xuống còn 10V. Bài báo đưa ra thử nghiệm để đánh giá dòng điện, điện áp khi xảy ra hồ quang điện. (Arc Detection Analysis for Solar Applications)

Nguyên nhân gây ra hồ quang điện là do tiếp xúc của nước và oxi có thể là nguyên nhân chính gây ra hồ quang điện vì chúng gây ra quá trình oxi hóa các điểm tiếp xúc và gây nóng. Sau đó lượng nhiệt này tăng sẽ phá vỡ các vật liệu xung quanh gây ra phá vỡ tính toàn vẹn cơ học của các thành phần, sau đó làm đắt mạch và sau đó là một hồ quang khác xuất hiện từ chỗ đứt.

Kết nối kém có thể tạo điều kiện cho hồ quang vì có thể tạo ra khoảng trống giữa hở mạch. Các nguyên nhân có thể gây ra hồ quang trên hệ thống điện mặt trời có thể tóm tắt như sau:

• Sự xâm nhập độ ẩm làm suy giảm kết nối trong đầu nối, hộp nối.
• Các nối bị cắm không đúng cách.
• Kết nối không tương thích.
• Đầu nối lỏng lẻo

Việc đánh giá nguyên nhân gây ra hồ quang rất quan trọng, nó giúp ta đưa ra các giải pháp phòng ngừa và giải quyết ngay lúc đó tránh gây hỏa hoạn cho hệ thống điện mặt trời

Tham khảo:

“Measured and Calculated DC Arc-Flash Incident Energy in a Large-Scale Photovoltaic Plant”

Brington Energy Cooperative.

“Arc Detection Analysis for Solar Applications”