浅析大庄光伏厂区火灾隐患

浅析大庄光伏厂区火灾隐患

谢晓锋

中国水电顾问集团大庄光伏电厂 云南双柏 675100

摘要：在国家政策扶持下清洁能源产业发展迅猛，光伏电厂作为绿色可再生能源得到各层面的大力支持建成并网，但投产后因运行环境因素干扰、运维管理不足部分设备运行并不稳定，电气短路着火故障频发让电厂火灾安全隐患突出。本文通过分析光伏厂区火灾隐患原因，在总结经验教训的同时思考防治措施，为后续电厂光伏厂区火灾治理工作提供参考意见和建议。

关键词：火灾隐患；原因分析；措施建议

引言

大庄光伏电厂总装机容量27MWp，属集中式中型并网光伏电厂，位于云南省双柏县大庄镇北部数个小山坡上，占地面积约0.5667km²，涉及地类主要为林地，植被覆盖一般，以荒草地和灌木为主。

电厂于2014年6月26日正式开工建设,2015年12月9日实现全部投产。自投运以来，光伏厂区设备受自然环境、人为因素影响，以及运行维护不力、管理措施不足制约，部分设备电气短路故障频发，使得光伏厂区火灾隐患凸显，直接威胁到电厂安全运营。本文从设备运行环境、设备故障影响方面分析光伏厂区火灾隐患原因，并结合电厂电气火灾治理经验，提出了隐患防控治理的相关措施，为电厂火灾隐患管理工作提供参考。

1 光伏厂区火灾隐患原因分析

光伏电厂在厂区布置大量的电气设备，因暴露户外受地形地貌、气象、人文因素影响较大，极易破坏设备良好的运行条件诱发火灾；除此之外由于管理不到位、维护消缺工作不及时导致设备发生故障，也极易引发电气火灾，并顺势蔓延形成森林火灾。

1.1 光伏厂区设备运行环境影响导致的火灾原因分析

1.1.1光伏厂区地表覆盖荒草、灌木植被，虽在工程建设期进行了清理，但随着电厂建成投产运营，厂区生态植被已逐步恢复。考虑到环保影响，电厂已多次进行机械除草，但方阵内组件设备周围杂草灌木依旧较多，盛夏季节杂草易遮蔽组件形成热斑效应引发组件自燃，干冬季节杂草枯萎变成易燃物败落在组件设备周围，大大增加了火灾风险。

1.1.2因地域气候影响，电厂干季晴朗少云，无降雨，空气十分干燥，高温干热天气在很大程度上增加了电厂防火期工作压力，增大了厂区森林火灾发生的风险。

1.1.3双柏县地处雷暴多发地区，虽厂区已建立防雷接地网，设备已加装浪涌保护器等措施防止直接雷与侵入雷电压对设备影响，但汛期因直击雷、雷电过电压造成设备故障引发火灾的概率也不容小觑。

1.1.4电厂紧邻村落，农户进入厂区附近开展山地作物种植、牲畜放牧以及墓穴祭祀活动频繁，在刀耕火种、吸烟、祭祀明火使用下极易发生火灾影响电厂安全，同时牧民破坏厂区带刺钢丝网围栏开展放牧，牲畜误碰拉扯组串电缆导致短路引发火灾的可能性较大。

1.1.5因自然形成或是人为遗弃，厂区内局部有表面光滑石块、破碎玻璃、玻璃瓶子搁置地表，在太阳变换辐射角度照射该光滑表面反射聚焦于易燃干枯杂草上，易自燃引发火灾。

1.2 光伏厂区设备故障影响导致的火灾原因分析

在运行过程中受太阳辐射影响，光伏厂区相关的电气设备负荷及电缆负载电流不断变化，系统内任何一个电气接头接触不良，都有可能造成短路拉弧从而引起火灾。故此，光伏厂区火灾危险源主要就是电缆及电气类设备。根据相关数据统计，光伏电厂火灾事故80%以上是由电气设备直流侧故障引起，故障主要技术成因就是直流电弧。

1.2.1短路拉弧时因直流电弧温度较高，燃烧会引发电气设备着火。电弧的能量集中，温度极高，电弧中心部分维持的温度可达10000℃以上，当电缆或电气设备绝缘异常发生短路拉弧时，电弧高温将引燃电气设备塑料绝缘外壳，致使电气火灾发生。

1.2.2 因设备电气着火，防护措施不足会引发森林火灾。户外光伏厂区设备运行环境较差，当设备故障发生电气火灾时，设备燃烧产生的火苗以及熔化的高温产物突破保护限制后，在外力的作用下顺势引燃故障设备周边杂草可燃物将蔓延形成森林火灾。

1.2.3 充油设备故障，电弧引燃绝缘油质会引发的电气火灾。逆变升压箱变为油浸自冷式变压器，其内含易燃易爆的油气，若内部发生故障，极易产生电弧使油受热蒸发引发火灾。

2 火灾防控措施及建议

2.1光伏厂区火灾防控措施

2.1.1加强火灾防控知识学习和应急演练，不断提升安全意识和技能；在春节、清明节特殊时期，要组织开展周边村落走访进行消防安全宣传，发放火灾防治资料。

2.1.2认真开展方阵安全巡视检查，借助视频监控做好厂区值班监控，并积极与当地政府相关部门建立联动机制，增强应急救援能力。

2.1.3在方阵围栏醒目位置安装禁止烟火、禁止吸烟、禁止带火种等安全标识牌，并组织人员开展围栏标识标牌紧固、更换、增补维护工作。

2.1.4定期开展消防器材检查和检测充装工作，增购添置光伏厂区灭火器材及相关设施。

2.1.5结合方阵杂草灌木生产情况，提前谋划推进杂草清除清运作业。

2.1.6加大光伏厂区巡检力度，掌握设备运行状态，及时组织处理设备缺陷故障；认真分析原因，统筹开展预试定检及检修工作，消除设备故障隐患；落实隐患排查治理整改工作，制定相关技术升级或改造计划，消除设备安全风险，提高设备的可靠利用率。

2.2光伏厂区火灾防控建议

2.2.1根据杂草灌木生长规律特点，适时组织开展除草、杂草清运作业，消除设备周边生长的杂草和灌木，切实有效地逐年遏制或减少方阵内杂草覆盖面积。

2.2.2认真研究方阵防火隔离带建设，建议选取靠林区方阵作为试点，环方阵围栏内侧1米范围内清除灌木杂草，形成物理防火隔离带。

2.2.3 组织开展光伏厂区建筑垃圾、废弃玻璃瓶清理工作，与此同时针对地埋电缆裸露、接地扁铁裸露、电缆壕沟冲毁、槽盒盖板接缝缺少防火封堵的现象进行处理，清除杂草自燃以及电缆故障次生火灾的因素。

2.2.4 加强光伏方阵封闭管理和监控。为减少人畜对设备运行的干扰，电厂应加强围栏修复，并建议逐年在方阵带刺铁丝网内侧加装网片钢丝网围栏，以加强封闭隔离；同时建议在厂区地势制高点增装视频监控，增大厂区火灾监控范围。

2.2.5加强消防设施维护管理。针对厂区部分方阵围栏消防安全标示标牌不足应适当补充，箱变消防沙板结，需组织进行更换处理。

2.2.6加强运维人员培训，提高专业水平。认真开展员工运维知识、规程操作培训，避免违章、误操作引发的故障火灾，同时加强设备故障、缺陷处理总结分析，不断积攒运维经验。

2.2.7加强电厂光伏厂区设备管理，加大巡检力度及时发现设备缺陷故障并组织进行处理；定期开展设备预试定检工作及时发现存在的问题，尤其要重视开展电厂防雷接地装置检测，设备防雷装置的维护工作。

2.2.8 加强隐患排查治理，做好电气火灾防治。全面开展绝缘老化设备、线路排查维护工作，认真分析原因做好设备风险管控；重视隐患治理闭环监管，针对基础坑积水设备凝露短路、方阵汇流箱至逆变器直流故障问题，要认真研究制定并采取措施，彻底解决问题消除火灾隐患。

3 结语

通过对大庄光伏厂区火灾隐患原因进行分析可知，火灾诱发因素中有一定的自然客观因素，但最主要的原因还是设备短路拉弧引发的电气着火。为此，在今后的火灾防控工作中，应从多角度出发做好设备运行环境治理，认真改善或消除干扰因素的影响；应重点加强设备监管做好设备现场问题治理，认真开展运维工作及时消除设备缺陷故障，才能遏制或减小火灾风险压力，确保电厂的平稳安全。

参考文献：

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2. 郑军.光伏电站火灾风险的防范技术[J].电子制作,2016(04):86。

〔3〕刘旭,吴阳佳.小型光伏电站的火灾风险控制[J].农村电工,2019,27(02):37。

（4）周哲，曹洪，刘伟等.大庄并网光伏电站工程可行性研究报告[M]，2014（4）。