太阳能技术人员知道，将太阳辐射转化为电能并不是魔法。太阳能安全需要专门的专业知识、严格的安全标准和艰苦的工作。
公用事业规模的太阳能装置使用了快速发展的技术，从光伏(PV)模块和逆变器到电池存储和计量。在光伏系统中，电流是“狂野的”，不受电子设备的限制。太阳能电池板的安全预防措施、控制措施和最佳实践不同于任何其他类型的能源生产。你的工具必须设计得能处理这项工作，因为太阳能安全的风险很高。
这是您可能遇到的三种最常见的光伏系统电气危害，以及您可以采取的特定太阳能光伏安全控制措施来降低风险。
1.触电:由带电导体引起的电击或触电
就像其他发电一样，当电流通过人体时，光伏系统存在电击和触电的风险。通过心脏的电流低至75毫安(mA)是致命的。人体的电阻约为600欧姆。每欧姆定律,电压(V)等于电流(I)乘以电阻(R)，因此V = IR。
要计算暴露在120v下流经人体的电流，只需将120v除以600欧姆(I = V/R)，总共是0.2安培或200 mA。这是75 mA致命极限的2.5倍多，所以保护你自己和你的工人免受此类事件的影响至关重要。
电击通常是由电缆和连接腐蚀、线路松动和接地不当造成的短路造成的。在PV系统中寻找这些条件的关键地方包括组合箱、PV源和输出电路导体以及设备接地导体。接地导体通过接地电极导体和接地电极将所有金属部件连接在一起并最终接地。
控制措施:快速停机系统
光伏系统产生的能量直接随太阳变化而变化。为了减少技术人员和急救人员的电击危险，我们需要一种方法在短路或停电时切断这些线路。2017年国家电气规范(NEC)，第690.12节要求在光伏阵列边界内外的光伏系统“快速关闭”。根据该规范第690.2节，光伏阵列边界是模块或面板的机械集成组装，具有支撑结构和基础，跟踪器和其他组件，形成直流或交流生产单元。这包括位于边界内或距离它们穿透建筑物表面的点3英尺的受控导体。
截至2019年，NEC将这些要求变得更加严格，要求:
- 光伏阵列边界内的模块和暴露的导电部件在30秒内降低到80v。
- 位于阵列边界外的导体在30秒内被限制在30v。
快速关闭设备必须位于服务断开处，或者必须有一个特殊的快速关闭开关。有一个例外是由模块级电力电子控制的系统，如微型逆变器和功率优化器，可以降低电压。没有暴露的导电部件且距离暴露的接地导电部件超过8英尺的阵列不需要遵守。
此外，美国的许多司法管辖区要求屋顶光伏阵列有允许消防员进入系统的挫折。例如，加州住宅消防法规要求光伏组件距离屋顶至少3英尺。
2.引起火灾的电弧故障
与任何电气系统一样，火灾总是一种潜在的危险。也许最常见的原因之一是电流电弧故障,它们是两个或多个导体之间的高功率放电。这种放电引起的热量会导致电线绝缘恶化，从而引起火花或“电弧”，引起火灾。
PV系统容易发生由导体连续性中断引起的串联电弧故障，或由两个导体之间的非预期电流引起的平行电弧故障，通常由接地故障引起。
控制措施:电弧故障断路器
电弧故障可能会导致短路或接地故障，但可能不足以触发断路器或短路接地故障断路器(GFCI)。为防止电弧故障，需要安装AFCI (arc-fault circuit interrupter)出口或AFCI断路器。afci检测低水平的危险电弧电流，并关闭电路或出口，以减少这种电弧故障引发电气火灾的机会。
NEC第690.11节规定，在任何两导体之间以80 V DC或更高电压运行的光伏系统必须受到列出的PV AFCI或等效系统组件的保护。保护系统需要能够检测到由于导体、连接模块或光伏系统直流电路中其他组件的预期连续性失败而导致的电弧故障。
3.电弧闪光导致爆炸
中高电压的大型光伏阵列易受电弧闪光的影响。当技术人员在检查PV源电路并联组合以增加电流的带电组合箱中的故障时，以及在检查中高压开关设备和变压器时，尤其如此。电弧闪光释放出的热气体和集中辐射能高达太阳表面温度的四倍，高达35000华氏度(~ 19500℃)，当直流和交流导体中的电弧故障产生大量能量时，就会发生这种现象。
电弧闪光对于超过400v的系统是一个问题，因此通常最大输入电压为500v的住宅逆变器和最大输入电压为1500v的大型逆变器都存在风险。在大规模太阳能系统出现之前，电弧闪现仅仅被认为是一个交流问题，因为直流电压仅限于离网应用，其中使用的电池小于100v。的全国消防协会(NFPA)标准70E要求进行电弧闪光危害风险分析个人防护装备(PPE)用于直流100v以上系统。
控制措施:交直流侧缓解
光伏系统中的弧闪缓解分为直流(逆变器前)和交流(逆变器后)。大型太阳能电池阵列(100千瓦以上)的直流侧缓解，在组合箱中尤其重要，在组合箱中，多串太阳能电池板并联组合以增加电流。为了减少电弧闪光的可能性，大型系统可以使用多个串逆变器，这些串逆变器本身可以并联连接多个串，而不是使用一个或两个需要组合盒的大型中央逆变器。交流侧缓解包括抗弧开关柜，它通过外壳顶部重新定向电弧闪光能量，远离人员和设备。
根据任务的不同，太阳能光伏技术人员的基本个人防护装备包括手套、安全帽和护耳、安全带、电弧级服装和福禄克87 V工业万用表。雷竞技app
选择正确的太阳能测试设备
保护您的工人和您的光伏系统免受电气危害，需要遵守安全的工作实践，并确保您的设备能够承受这些潜在的危险。这意味着万用表、测试引线和保险丝都必须根据您正在使用的应用程序进行评级。以下是一些基本的指导方针:
- CAT-appropriate设备:选择一个计适用于适当的测量类别(CAT等级)和应用程序的电压等级。你的万用表必须能够承受平均电压水平和高电压峰值和瞬态，可以提供一个冲击或产生电弧闪光。III类1500v过电压系统正在成为太阳能领域的新常态。的雷竞技appFluke 393 FC True-RMS太阳能钳形表是唯一的CAT III 1500 V/CAT IV 600 V TRMS钳形表，满足CAT III环境的绝缘要求，如太阳能装置。它也有雷竞技app侥幸连接™无线功能，因此您可以在智能手机上从安全距离监控测量结果。
- 高海拔的考虑:CAT III和IV设备必须用于高海拔地区的光伏系统，因为随着海拔上升，空气的绝缘性和密度会降低，从而降低其冷却能力。这意味着击穿电压(导致绝缘体导电的最小电压)随海拔高度而降低。例如，对于导体之间1厘米的间隙，击穿电压在海平面为30kV，在50,000英尺处为1.2 kV，在150,000英尺处为300v。
- 高质量测试线索:选择测试引线符合或超过数字万用表的CAT等级。
- 高能保险丝更换:始终使用相同质量部件和安培额定值更换高能熔断器。这些熔断器的设计是为了保持由电气短路产生的能量包含在熔断器外壳内。它们是救命稻草，永远不应该被更便宜的通用保险丝所取代。
- 探头及探头附件:使用可伸缩的探针、探针尖盖或探针尖较短的探针，以避免金属与金属之间的意外接触而造成短路
- 个人防护装备:根据工作电压的要求，穿戴适当的个人防护装备，包括弧形防护服、手套、安全眼镜或护目镜、听力保护和皮鞋。2018年NFPA标准70E表130.7(C)(15)(C)列出了PPE类别的完整列表，以及每个等级的合适弧形评级服装。
这些只是如何更安全地使用光伏系统的重点。在测试或维修任何电气设备时，请务必遵守所有相关的安全标准和法规、制造商的说明以及贵公司的安全程序。
关于专家
Michael Ginsberg是太阳能专家，美国国务院培训师，哥伦比亚大学工程科学博士候选人，作家。他也是的首席执行官掌握绿色,在那里，他培训了全球近千名太阳能光伏安装、维护和操作技术人员。