此前，關于“山西戶用光伏電站逆變器著火了”的報道在各大媒體被報道，事故的原因撲朔迷離：剛出來的報道解釋為“劣質逆變器引起的直流拉弧”，隨后后續報道提到是因為“雷電”導致了這次事故。無論原因是什么，逐漸披露的屋頂光伏電站火災的報道，給所有的行業人士，尤其是從事分布式、戶用光伏電站建設等相關人士敲響了警鐘!

在分布式中，很多用戶都不知道，采用串型逆變器實際上是在屋頂上引進了一根600-1000V的高壓電纜!據統計80%以上的電站著火是因為直流側的故障，那么如何避免由于直流拉弧帶來的火災隱患呢?

直流電弧

起因和破壞力

直流電弧是一種氣體放電現象，可以理解為絕緣情況下產生的高強度瞬時電流。根據文獻報道：當用電開關斷開電流或接觸不良時，如果電路電壓不低于20伏，電流不小于80-100mA，電器的觸頭間便會產生直流電弧。

跟交流電弧不一樣的是，直流電弧沒有過零點，意味著如果發生了直流電弧，觸發部位會維持相當長一段時間穩定燃燒而不熄滅。實際電站中，接頭沒有擰緊導致的接觸不良、接觸件質量問題、運行時間久帶來的絕緣部位老化等問題都會直接造成直流電弧現象。不難看出，隨著電站的運行時間增加，出現直流電弧的概率也會增加。

直流電弧產生的高溫輕易超過3000℃，能夠直接導致起火。綜合國內外的案例和數據，直流電弧儼然已經成為引發電站火災的頭號殺手。

直流電弧

發生的概率

不考慮其他接觸件以及絕緣部位，在一個10MW的分布式電站中，光接觸點便超過了80000個，它們時刻存在發生直流電弧的可能性。即便在25年的電站運行時間中只有1/1000的接觸點發生直流電弧，這個電站也會發生80次直流電弧事件，引起火災的概率非常之高。

電弧檢測裝置包含電弧檢測功能及關斷功能，但該裝置一般只能斷開整個系統的連接。對于串型系統來說，組件之間是串聯關系，只要有光照，組件就會發電，每一串中的直流高壓依然存在，并不能真正解決直流高壓。只有增加組件級別的關斷功能，才能在系統檢測到電弧時，斷開每一塊組件的連接，確保系統無直流高壓。

另外，在光伏系統中產生的電弧可分為正常電弧和非正常電弧。斷路器的正常關斷等引起的電弧為正常電弧。電線老化、接觸不良問原因引起的電弧為非正常電弧。這就表示電弧檢測裝置需要正確分辨“好弧”和“壞弧”。因為存在著這樣的復雜因素，所以也給電弧的檢測帶來了難度，對檢測的方式和計算方法提出了更高的要求。電弧的發生及其特性也極為復雜，很難預測和考慮到各種狀況。

直流電弧

解決與改善

方案一：微型逆變器方案

目前，在歐美等發達國家，越來越多的屋頂光伏系統都采用微型逆變器取代傳統的組串型逆變器。微型逆變器為全并聯電路設計，組件之間不再有電壓疊加，直流電壓小于60伏(不高于組件最高輸出直流電壓)，徹底解決了由于高壓直流拉弧引起火災的風險，同時也解決了當房屋起火時，因光伏電站而阻礙了施救的問題。

該方案的初始投資成本較高，但由于國外諸多安規限制，加上人工費用的節省，使得微型逆變器系統方案成本與組串逆變器系統基本持平，甚至由于10年的質保、易維護及多發電的優勢，成為歐美國家民用系統(<10kW)的首選產品。

方案二：優化器方案

優化器系統具有組件級遠程監控、關斷、MPPT功能，雖然不能直接解決直流高壓問題，但在發生火災之后能夠關斷每塊組件的直流輸出，不會威脅到消防員的人身安全。當逆變器與電網斷開時，交流端輸出為0V時，直流優化器會自動切斷連接，實現組件級別的關斷，相當于一塊組件加連接了一個關斷器，真正意義上的消除了組件串聯形成的直流高壓。

優化器系統整體成本較微型逆變器系統更低，后期易維護及多發電，受到美國和歐洲多個國家的歡迎。另外，該方案不僅可用于民用系統，也廣泛應用于商用甚至大型地面電站中。

方案三：改良版組串逆變器方案

● 組串逆變器設計修改：直接裝在組件支架上，縮短直流線尺寸，降低直流拉弧的可能性及減少用戶接觸直流高壓電纜;

● 組串逆變器直流電纜外額外保護套，直流電纜不裸露;額外增加部分成本;

● 直流電纜超過1.5米間隔需安裝物理性關斷開關;

● 增加直流電弧檢測裝置，但正如上文所說的，組件級別的快速關斷才能解決直流高壓問題。