浅谈光伏电站火灾自动报警系统设计

崔玉凤

摘要：近年来，随着新能源建设加快，大量光伏电站不断涌现，合理设计光伏电站火灾自动报警系统，预防和减少火灾危害，保护人身和财产安全显得尤为重要。本文结合云南大型光伏电站工程建设实践，浅谈光伏电站火灾自动报警系统的设计体会。

关键词：光伏电站火灾自动报警设计

1大型光伏电站特征

1.1电站占地面积大、电气设备分散

大型并网光伏电站由升压变电站、光伏阵列区、逆变器、箱式升压变等设施组成，项目占地面积很大，每50MW规模光伏电站的占地面积约1500m亩左右。光伏电站的升压变电站与常规变电站项目类似，占地10余亩，电气设备布置紧凑，设计标准成熟，设计体系严谨。

除升压变电站外，光伏电站最大的特征是光伏方阵区占地面积大、逆变器及箱式变压器分散布置于方阵区内，最远的逆变器距升压变电站距离超过千米。

1.2光伏方阵区全露天、区内杂草灌木容易生长

光伏电站的光伏方阵区布置在露天，太阳能电池组件、汇流箱以及之间的直流电缆是区内的主要电气设备及设施。电池组件架空布置，遮挡了太阳直射光，致使组件下方土地保水性能提高，容易滋生杂草灌木。方阵区电缆一般采用直埋敷设，遇场地石化严重、沟壑纵横时需采用桥架敷设电缆。

1.3逆变器室内布置、单位散热量大、且无人值守

逆变器是光伏电站的重要设备，它将电池组件的直流电能转换为交流电能，以实现并网发电。大型光伏电站多采用MW级逆变器，逆变器功率损耗约2%，一套1MW逆变器的损耗高达20kW。

逆变器必需采用户内布置，或新建逆变器室或采用箱式结构逆变器。一般的逆变器室或箱式逆变器占地面积约20-25m2，内部净空容积约40～50m3。

2光伏方阵区火灾危险分析

2.1电池组件、汇流箱及电缆火灾危险

太阳电池组件、汇流箱及电缆全部露天分散布置或地埋敷设，露天布置电气设备的最大火灾隐患是杂草灌木自燃引发的火灾。

2.2逆变器火灾危险分析

逆变器室内布置有逆变器、直流屏、UPS等电气设备，仅逆变器的散热就高达20kW以上，其单位空间热量大于0.4kW/m3。由此可知，若逆变器室散热功能不完善或者失效，必将引发逆变器室的重大火灾。

3光伏方阵区火灾自动报警方案

2.1光伏方阵区

光伏方阵区占地面积大、分散，设置火灾自动报警设施成本高，难以接受。一般光伏电站多采用图像监控系统并配合人工巡检以发现火灾隐患，特别是天干物燥的冬季，应加强监视和巡视。

2.1逆变器室

目前，国内所有光伏电站工程在逆变器室内均装设了完善的通风换气散热系统，逆变器产品也自带有超温报警功能。因此，国内大多数光伏电站没有为逆变器室设置火灾自动报警系统。

通过一批大型光伏电站的建设实践，考虑到逆变器室火灾危险可能性以及逆变器的重要性，以“预防为主、防消结合”的原则，云南某大型光伏电站率先在光伏电站逆变器室内设计了火灾报警系统。

4云南100MW光伏电站火灾自动报警系统设计方案

4.1电站概况

云南某100MW并网光伏电站项目分两期建成，每期建设50MW，现均已投产发电。该电站设110kV升压站一座，升压站区域占地面积约16亩；光伏方阵区占地面积约3000亩，区内分散布置了100个逆变器室，逆变器室面积约25m2。

4.2电站火灾自动报警系统总设计方案

该项目一期工程为110kV升压站及光伏区域的50个逆变器室设置了一套完整的火灾报警系统，二期工程将光伏区域的50个逆变器室接入一期升压站火灾自动报警控制主机。

4.3升压站区域

本光伏电站火灾自动报警系统采用集中式报警系统。报警控制器采用机柜式安装，布置于升压站主控制室内,报警联动控制器主板、中文显示器LCD、键盘、直线联动控制器、回路卡、主机电源、应急广播主机等集中布置在主机柜内。

该电站升压站区域设置了综合楼、宿舍楼、35KV配电室、SVG室、水泵房等5个防火分区，在各个防火分区设置了智能感烟探测器、智能感温探测器、手动报警按钮、声光报警器，主变压器采用线性感温电缆探测器。感烟探测器、感温探测器、手动报警按钮、声光报警器等设备的报警信号采集后通过传输总线传至火灾报警控制器，以提醒运行人员火灾状况。设有联动控制系统，当火灾发生时，火灾报警系统发出联动信号，切断该区域的空调、风机电源，并接收空调和风机的电源状态信号。同时，综合楼、宿舍楼设有消防应急广播系统，当火灾事故发生时人员能够快速及时的安全疏散。并设有消防电话系统，所有手动报警按钮均带有电话插孔。

4.4光伏区域

该光伏电站占地面积大，光伏区域与升压站最远的距离达到几公里之多。若该光伏电站只在升压站区域设置火灾自动报警系统，必将使得光伏区域的众多逆变器室成为火灾探测盲区。同时，光伏区域处于无人值守状态，存在火灾事故扩大的安全隐患。因此，该工程将光伏区域也纳入光伏电站火灾自动报警系统的探测区域。

该电站设计时，将光伏区域分成十个区域，设有十个区域报警联动控制器，每个区域报警联动控制器控制6~12个逆变器室，区域报警联动控制器之间采用“手拉手”式光缆连接。

为了降低投资，该电站光伏区域火灾报警系统的消防光纤与场区集电线路光纤合并，采用集电线路光纤的备用芯作为消防光纤，既实现了区域报警联动控制器的光缆连接，又减少了光缆的重复投资和敷设工作。

该电站光伏区域一共有100个逆变器室，在逆变器室内各设有一只智能感烟探测器，一只手动报警按钮、一只声光报警器。并设有一个模块箱，控制模块用于联锁逆变器室内的轴流风机。每个变器室内设有一个=24V电源箱，用于声光报警器和联动模块供电。=24V电源箱的220VAC电源进线取自本逆变室的UPS电源。

该电站光伏区域面积很大，很多区域没有手机信号。因此，设计考虑逆变器室的手动报警按钮均带有电话插孔，以方便出现火灾隐患时，巡检人员能及时通报火警情况。

通过该电站工程建设的实践，光伏电站方阵区设置自动火灾报警系统是保障人身和财产安全的不可缺少的重要手段，今后随着计算机通讯技术的不断深入和提高，可大量应用无线通讯技术实现火灾报警的探测功能，以实现在类似光伏电站这样占地巨大的工业或民用区域设置较为完善且投资较少的火灾自动报警系统，满足安全生产的需要。