Пожарна защита на слънчевите електроцентрали

[Mateev]

Повод да отворя тази тема е една публикация в пресата:

http://news.plovdiv24.bg/355266.html

Копирам текста, защото не знам дали линка ще стои активен в бъдещето:

Пожар избухна във фотоволтаичен парк

Пожар избухна във фотоволтаичен парк край Караджалово вчера около 17 часа. По първоначални данни огънят е бил предизвикан от късо ел. съединение. Унищожени са 7 инвертори, 7 събирателни табла, трансформатор, лампи, комуникационен шкаф и друго обрудване.

[Mateev]

Предлагам по-надолу в тази тема да обсъдим всички аспекти, свързани с пожарната безопасност на слънчевите електроцентрали, като по този начин помогнем на всички собственици на централи да предотвратят това да не се случва с тях.

[Mateev]

В пожарната защита има 3 аспекта:

1. Ограничаване на възможностите за възникване на първата искра
2. Ограничаване на възможностите за възникване на локален пожар
3. Ограничаване на възможностите за разпространение на пожара и възникване на глобален пожар, унищожаващ цялата централа

Ще започна с последната точка, тъй като тя нанася възможно най-много щети, а в същото време най-лесно може да бъде предотвратена.

По принцип една фотоволтаична електроцентрала се състои от отделни конструкции (редове), които са раздалечени една от друга на някакво разстояние. Това разстояние е достатъчно голямо, за да се гарантира че огъня няма да се прехвърли по въздуха между две конструкции, дори и при силен вятър. Може да се прехвърли само и единствено ако съществува някаква горима среда на земята. Например кабели, които не са закопани, или например СУХА ТРЕВА.

Трева ли казах? Точно така - ТРЕВАТА Е ВРАГ НОМЕР ЕДНО НА ФОТОВОЛТАИЧНИТЕ ЦЕНТРАЛИ !!!

Ако я нямаше тревата, всички щети щяха да са локални - най-много в рамките на една разклонителна кутия или едно табло.

[Mateev]

Гледах един научно-популярен филм за еволюцията на земята, в който на тревата е отделен един цял епизод поради няйната изключителна важност за облика на планетата и - дръжте се за масата - НЕЙНАТА МОГЪЩА ЕВОЛЮЦИОННА СИЛА в битката с вековните гори. Та в тази битка тревата е излязла ПОБЕДИТЕЛ !!!

Преди много време сушата на планетата е била покрита на 100% от вековни гори с могъщи високи дървета. Под дърветата почти не достигала слънчева светлина, което означавало, че разните по-дребни растения страдали. И тези дребни растения, които ние наричаме с общото име ТРЕВА, поставени на границата на оцеляването, постепенно развили едно КЛЮЧОВО ЕВОЛЮЦИОННО ОРЪЖИЕ - ПЕРИОДИЧНО ДА ИЗСЪХВАТ и ДА СЕ САМОЗАПАЛВАТ от най-дребната искра. Възникналият от това пожар унищожавал сухата част на тревата, но корените оставали живи. Допълнителна екстра е това, че пожарът унищожавал и големи уастъци от горите, и така за тревата вече имало достатъчно светлина. И само за няколко милиона години ТРЕВАТА ПРЕВЗЕЛА ПОЛОВИНАТА ПЛАНЕТА.

Та в днешно време ние строим централи върху трева, която ЕВОЛЮЦИОННО Е СЪЗДАДЕНА ДА ГОРИ И ДА РАЗПРОСТРАНЯВА ПОЖАРИ !!!

[Mateev]

Какво следва от това?

Ами много просто - НА ТЕРИТОРИЯТА НА ЦЕНТРАЛАТА И ОКОЛО НЕЯ НЕ ТРЯБВА ДА ИМА ТРЕВА !!!

Има само два начина за битка с тревата:

1. Периодично механично или химическо унищожаване (напр. с Раундъп)
2. Покриване на цялата площ на централата с негоримо покритие, върху което не може да поникне трева

Механичното унищожаване на тревата (редовното косене) е някаква разумна алтернатива, но то е свързано с някакви разходи. Химическото унищожаване също е алтернатива, но разходите при него са още по-големи. И при двата метода обаче има един голям проблем - как човек да се вре под модулите и да върши някаква работа между кабели с опасно напрежение?

Другата алтернатива с покриването на цялата площ с негоримо покритие (напр. бетон) също не е добро решение, защото ще струва луди пари.

[Mateev]

Всеки проектант и инвеститор сам трябва да си решава какво да прави - дали по-голяма начална инвестиция или по-големи бъдещи разходи по поддръжка. Недопустимо е обаче трявата да бъде оставяна да расте, защото случаите с пожари ще бъдат все по-чести и по-чести. Вероятността за това една централа да изгори при пожар е много висока предвид дългия срок на нейната експлоатация.

Този проблем с пожарите е взет предвид при проектирането на централи от СТС Солар. Нашата концепция е следната:

Не можем да бетонираме цялата площ, защото централата ще стане много скъпа. Задължително обаче се бетонира под панелите, защото това дава следните предимства:

1. Отпада необходимостта от ръчно косене на тревата между кабели с опасно за човека напрежение.
2. Отпада възможността от ВЪЗНИКВАНЕ НА ПОЖАР. Ако се запали някое табло или модул, горящите остатъци ще падат върху бетон, а не върху леснозапалимата трева.
3. Между редовете с модули остава трева, но там тя се коси лесно и бързо посредством малко тракторче-косачка, което струва по-малко от 10 000 лв. Разходите за труд са нищожни.
4. Периферните 3-5 метра от оградата също ЗАДЪЛЖИТЕЛНО ТРЯБВА ДА БЪДАТ КОСЕНИ, защото през тях може да се прехвърли външен пожар.

[Mateev]

Кой централи са с най-голям риск от пожари?

Ами то е ясно - централите с евтини конструкции, състоящи се само от набити колове в земята. При тези централи тревата расте директно под модулите и всяка една дребна авария ЗАДЪЛЖИТЕЛНО ще унищожи цялата централа. А дребни аварии ще има - бъдете сигурни. Срока на експлоатация на една централа е десетки години и през този период от време всичко, което може да се случи, ЗАДЪЛЖИТЕЛНО ЩЕ СЕ СЛУЧИ !!! От тази гледна точка буквално може да се каже, че всички централи БЕЗ БЕТОН ПОД МОДУЛИТЕ са просто централи, построени върху буре с барут.

На второ място със завишен риск са ВСИЧКИ ЦЕНТРАЛИ, КОИТО НЕ СЕ ПОДДЪРЖАТ РЕДОВНО. Виждал съм покрай пътя централи, на които тревата е до кръста и дори има тревички, показали се между модулите. Имаше дори и едно малко дръвче (или храст), поникнало между два модула и стърчащо на 50 сантиметра над тях. Имам го на снимка, но трябва да я потърся и да ви я покажа.

Какво може да се направи за рисковите централи?
Ами отговора е ясен - бетониране на участъците под модулите, инверторите и таблата. И втората препоръка, която важи за абсолютно всички централи - КОСЕНЕ, КОСЕНЕ и пак КОСЕНЕ. Педя трева вече е много. Спускате ножовете на косачката на 1 сантиметър от терена и буквално го остъргвате с косачката. След това 2-3 седмици почивка и тревата стане ли 10 сантиметра - отново косене. А когато през лятото изсъхне - още едно профилактично косене с изстъргване до нула. И последно - остатъците от окосената трева се извърлят извън територията на централата.

[Mateev]

Някои инвеститори практикуват засипване на цялата площ на централата с дребни камъни или трошляк. Това може и да помогне на някоя централа в Испания или Гърция, но В БЪЛГАРИЯ ТОВА Е ГРУБА ГРЕШКА !!!

Защо?

Ами защото в България климата е влажен и на практика ТРЕВА НИКНЕ НАВСЯКЪДЕ !!! Дори и между камъните. Дори и по асвалта или бетона, ако няма наклон за оттичане на водата и определени участъци се залоквят и в тях се натрупа малко кал от околната пепел.

Аз лично в моя имот водя битка с тревата вече 10 години. И трябва да ви кажа, че вече съм осъзнал, че БИТКАТА С ПРИРОДАТА ПРЕДВАРИТЕЛНО Е ЗАГУБЕНА !!!
Защо?

Ами около къщата имам участък от около 200 кв.м., който представлява насип от камъни и трошляк с дълбочина почти 3 метра. Първите няколко години беше чист, но постепенно започнаха да се появяват тревички, които лека полека започнаха да превземат цялата площ. И тука възникна основния проблем. Не мога да ги кося с тракторчето-косачка, защото камъните чупят ножовете. Същото важи и за ръчното косене - камъните подбиват косата. Пробвах с Раундъп. Ами първо че е скъпо и второ - оказа се че е нетрайно. Измряха едни видове треви и на тяхно място се появиха други видове. И след 2-3 месеца се връщаме в точка нула - тревата отново си е там, още по-здрава и на по-голяма площ. Опитахме ръчно да я скубим - ами измъква се със зор, заедно с дълбоки корени по 50-60 сантиметра. Следващата пролет обаче тревата отново си е там.

Та ако взема да смятам разходите в битка с тревата в тази смешно малка площ, стигам до извода, че е отчайващо бавно и скъпо всичко това да се прави за централа на голяма площ.

[Mateev]

Ами стига засега, че трябва да тръгвам на работа. В следващите дни ще ви разкажа какъв опит имаме със самозапалило се табло (заедно със снимки) и какви експерименти правихме след това с контролирано палене на дъги (заедно със снимки и видео). Само накратко ще ви кажа, че веднъж запалена, една DC дъга трудно угасва сама. Пълзи си по кабела като по фитил, минава с кеф през куплунзите, а на земята капят запалени парчета пластмаса. Това ще го видите на видео.

И вече можете сами да си представите как се подпалва тревата от тези запалени парчета пластмаса, падащи по земята.

[kyurchenov]

Здравейте всички четящи този форум!
Уважаеми г-н Матеев,
с цялото ми уважение към Вас искам да вмъкна няколко реда.
1. За времето за което се изгради този фотоволтаичен парк, мащабите с които е и тежките метеорологични условия по време на строителството, мисля че не ви прави чест да "плюете" проектанти, строители и т.н.;
2. Тук говорим за пожар в КТП (още се разследва каква е причината за този пожар) най-вероятната причина до момента е дефект в един от инверторите. Вие без да имате официална информация за случилото се, базирали сте се на 2-3 сайта, информирани също толкова "добре", които са преписал един от другия и направихте генерално заключение за некадърността на този и на онзи;
3. Относно темата която сте пуснали за пожарна защита на ФвЕЦ, мисля че засяга защитата на площадките на парковете и няма нищо общо с пожар в КТП-тата. На проектираните централи от Вас има ли пожароизвестяване в КТП? Това кеото сте писали е полезно, но с мащабите на тази централи сам се досещате каква е инвестицията да се бетонира под структурите с модулите и кой инвеститор ще приеме подобно предложение.
Нека да отчитаме всички тези факти преди да правим генерални заключения!

[Mateev]

Вашият пожар е само повод да отворя темата, а не първопричина. Отдавна се канех да отворя тази тема, защото при мене също възникна проблем с едно табло, в което поради разхлабена връзка вероятно е възникнала дъга, която впоследствие унищожава част от таблото. Пожар обаче не е имало и щетите са ограничени само в част от таблото.

Изтрих тази част от втория постинг, в която пиша за некадърни проектанти и изпълнители. Прав сте - не е коректно. Всичко останало обаче го оставям, защото си е самата истина. Тревата наистина еволюционно е създадена да гори и наистина е много опасна, ако под модулите няма бетон. Това е мое вътрешно убеждение и всички мои централи са с бетон под модулите. Считам че така наистина повишавам безопасността + поне още 10 различни други екстри. Еднокраките конструкци с набити или навити колове наистина ги смятам за неразумни по поне 5 най-различни причини. Риска от тотален пожар е висок и отделно тези железа в земята едва ли ще издържат повече от 15-20 години. Със сигурност след 50 години няма да ги има, а бетонните ще си стоят непокътнати. Така или иначе каквито и доводи да изтъквате вие или аз, истината ще си проличи в бъдещето.

А това за некадърните проектанти - наистина ги има. Не знаете какви глупости и недомислици съм виждал в чужди проекти, които после ми се е налагало да ги строя и да се чудя как да поправям грешките. И за това ще отворя специална тема с богат снимков материал. Например конструкция за 25 модула, а за 26-тия модул от втория стринг нищо не е нарисувано и проектанта казва "абе някакси го закрепете отстрани". Или пък стрингова организация, която вдига 1300V на празен ход. Или пък проект, състоящ се от едно малко чертежче на открадната конструкция (тази еднокраката с мантинелите) и още половин страница текст, в която описателно е описана цялата електрическа част, състояща се от ОКОЛО 15 инвертора и ОКОЛО 500 модула. Или пък конструкция с много нисък преден ръб в регион с големи снегонавявания. Или пък модули, хванати по къста страна, като по този начин могат да понесат 4-пъти по-малки натоварвания, което води до неспазване на нормативите за сняг в региона. Или пък метални табла и инвертори, монтирани на 20 сантиметра от земята. Бедна ви е фантазията колко много неща могат да се объркат. На практика съм виждал грешки, които здравия разум направо не може да си го обясни.

[Mateev]

Една от причините за възникване на пожар е разхлабена DC връзка в някое DC разпределително табло. Централата работи дълго време (дни, месеци и дори години) и в един прекрасен момент лошата връзка започва да грее, прегрява, появява се дъга и хоппа ..................... DC дъгите не искат да угаснат сами. Това е така, защото тока не преминава периодично през нулата, както е при AC дъгите.

Появява се дъга, която е с дебелина на молив и може да достигне дължина до 10 сантиметра. И си гори с кеф в продължение на минути или дори часове. Угасва чак през нощта. Докато е активна обаче бавно пълзи през DC кабела като по фитил, преминава през куплунзи, преминава през табла и унищожава компонентите в таблото и т.н и т.н. По земята капят запалени остатъци от изолация и ако има трева или друг горивен материал - предизвикват глобални пожари.

Ето снимки на разпределително табло, пострадало от DC дъга:

[Mateev]

Разгледайте внимателно снимките и си извадедете собствените си заключения. Аз си извадих следните:

1. DC дъгите са нещо изключително опасно. Това предполагам вече всички го разбраха.
2. След монтажа на таблото ЗАДЪЛЖИТЕЛНО се прави проверка дали всички кабели са добре пристегнати. Проверката се прави от втори човек - нещо като ОТК контрол.
3. В процеса на експлоатация на централата се правят контролни проверки на затягането. Например на първата, 3-тата, 7-мата, 12-тата и 20-тата година. Причината за тези проверки е, че медта и алуминия са меки метали и техните връзки с течение на времето се разхлабват.
4. DC таблата ЗАДЪЛЖИТЕЛНО се монтират над негорими повърхности - например бетон. Идеята е щетите да са локални. Тоест падащите горящи парчета пластмаса да не предизвикват допълнителен глобален пожар.

Изгарянето на таблото се случи преди около 2-3 месеца. Тогава решихме да направим малко експерименти, с които да си изясним какви са възможните щети и как можем да предприемем превантивни действия за тяхното ограничаване. Речено - сторено. Без много да му мислим сглобихме набързо опитна постановка и заснехме резултатите с камера. Признавам си, че експериментите не са много добре обмислени и изпълнени, но въпреки това благодарение на тях получихме много важна информация.

Препоръчвам ви да изгледате следващите 7 клипа. Материала не е обработван. Каквото заснехме, това и ще видите. След това можем да обсъдим видяното и съвместно да набележим превантивни действия.

[Mateev]

Ето първия клип. В него се опитваме да изгорим един предпазител, за да видим дали ще се появи негорима дъга.

http://youtu.be/XfRlm_fVgBU

Не можахме да изгорим жичен предпазител 8А с 15А ток, но това е друга история. За нея ще разкажа в друга тема. Интересно е началото на клипа, в който се вижда колко модули участвуват във формирането на дъгата, която се появява в края на клипа и във всички останали клипове.

Опитайте се да спрете на стоп-кадър точно в 1 минута и 50 секунди. Дъгата се разтяга до около 40 сантиметра, преди да угасне. Това е при напрежение около 600V и ток около 15А. Това е най-голямата дъга, регистрирана от нас. Беше надвечер и докато се натуткаме с опитните постановки, тока от панелите падна от 15А на 8А. Ако бяхме правили експериментите си по обяд, сигурно щяхме да видим чудеса при ток 25А.

[Mateev]

Ето и останалите клипове:

Експерименти с DC дъги - част 2 - http://youtu.be/WGTRRU1luQM - Опити за създаване на големи дъги
Експерименти с DC дъги - част 3 - http://youtu.be/LQpSMOW-8F0 - Горене на дъга в сняг - над дъгата се появява допълнителен пламък
Експерименти с DC дъги - част 4 - http://youtu.be/4oLf3YwWyoU - Горене на дъга между два проводника - тест за преминаване през свинска опашка
Експерименти с DC дъги - част 5 - http://youtu.be/diZ99goN8t0 - Горене на дъга между два проводника - тест за преминаване през пристягаща скоба
Експерименти с DC дъги - част 6 - http://youtu.be/LwV1B_RyuTk - Горене на дъга от проводник към маса
Експерименти с DC дъги - част 7 - http://youtu.be/oSXhEkM1Vqs - Горене на дъга към маса и запалване на куплунг