固德威、华为、莱茵、鉴衡…关于电弧故障中断器白皮书

直流电弧的风险可能导致电力设备部件损坏，从而造成火灾危险。在光伏系统运行期间，直流电弧严重影响发电厂的安全，持续的直流拉弧会使接触材料温度升高到3000-7000度，从而引发火灾。统计数据表明，光伏站电大多数火灾事故都是由直流电弧引起的。

电弧是指当带电导体之间的距离相对较近时，由空气电离放电产生导体间电压引起的空气击穿发光现象。当光伏组件输出的直流电流在光伏系统中瞬间关闭时（例如交换机、组件损坏和虚拟连接器的连接中断），高压导体之间可能引起电弧。

来源：固德威

逆变器是光伏发电系统中交直流转换、电网保护和监测的重要核心设备。为了避免由直流电弧引起的设备损坏和事故，开发一种有效的直流电弧测试解决方案来保护逆变器，提高其可靠性和安全性具有重要意义，也是当前研究的热点之一。

作为逆变器可靠性技术发展的一个重要趋势，固德威、华为等头部逆变器厂家在不断进行技术升级和创新，重视逆变器电弧检测与阻断技术。2023年，固德威联合TUV莱茵发布了《智能、快速、可靠的新一代电弧故障关断技术》白皮书。

测试结果表明，该解决方案基于直流电弧测试的解决方案，监测和分析直流电弧，可以有效地提高逆变器的可靠性和安全性，以保护逆变器和光伏系统。

随着光伏产品的不断升级，电弧故障的测试也变得越来越难，尽管相关的国际标准不断更新，此前普遍采用的最新版本为UL 1699B-2018。但众所周知，最近五年来组件功率已经从3.0时代升级到7.0时代，逆变器功率也在适应大功率组件的过程中提升。

那电弧故障的测试又遇到了哪些新问题？

直流电弧检测主要使用电弧电流/电压频域，包括（但不限于）诸如频点的特性信息、能量和变化，以进行分析和确定。事实上，一些供应商使用供应商提供的集成使用执行调试前的算法包不同的阈值参数。给定电弧检测原理、现有检测解决方案和技术水平，需要解决以下困难：

（1） 噪声适应性

设备的现场运行环境非常复杂，电弧检测算法和阈值设置传统的解决方案主要基于经验。然而，当环境噪声与电弧光谱特性相近时，电弧光谱无法有效区分特征，可能导致误报。此外，接地电弧检测时、本底噪声随环境不同而变化，当前的技术很难有效识别电弧。

（2） 场景适应性

在“大”趋势下，光伏组件和光伏逆变器的功率持续增加。实际应用场景中，输入电缆长度和最大电弧电流可以超过现行标准规定的试验条件。例如，对于100kW逆变器解决方案设计

输入电源电缆可能长于200米，单个MPPT的最大电流可能超过26A。电弧特性信号

随着电流和电缆长度的增加而逐渐减弱，对检测仪器精度和算法要求更高。

2023年5月，☞☞德国Fraunhofer ISE发布最新国际测试标准：IEC 63027，适用于包含电弧故障检测装置的逆变器。基于IEC 63027标准，Fraunhofer ISE使用了电子直流源作为光伏模拟器，而不是用真正的光伏组件，成功点燃了电弧，进行了光伏逆变器集成电弧故障检测。

华为智能联合鉴衡认证中心也曾发布《光伏系统电弧故障关断》技术白皮书。

如需下载固德威-莱茵《智能、快速、可靠的新一代电弧故障关断技术》白皮书、华为-鉴衡《光伏系统电弧故障关断》技术白皮书，请在文末留言留下微信号或在公众号后台留言。