光伏电站直流拉弧检测与保护技术：安全防护的关键路径与实践.pdfVIP

光伏电站直流拉弧检测与保护技术：安全防护的关键路径

与实践

一、直流拉弧概述：光伏电站的“隐形杀手”

1．直流拉弧的基本概念与特征

直流拉弧是指导体间或导体与接地体之间，在直流电压作用下电流击穿空气或

绝缘介质形成的持续放电现象。这种放电伴随剧烈的能量释放，具有三大显著特

征：电弧中心温度可达3000℃以上，足以熔化金属部件并点燃周边可燃物；放电

过程无自然熄灭点，一旦形成将持续燃烧直至能量耗尽或外部干预；燃烧状态不受

电流方向变化影响，与交流电弧存在本质差异。相比之下，交流电弧因电压每周期

经过零点，存在自然熄灭的可能性，而直流系统缺乏这一特性，使得拉弧故障的处

置难度显著增加。

2．光伏系统中直流拉弧的形成原因

电气连接失效：连接器松动、端子排压接不牢等导致接触电阻增大，

在大电流通过时引发局部过热和火花放电

绝缘性能退化：线缆老化、绝缘层破损或安装时机械损伤，造成导体

裸露形成放电间隙

施工工艺缺陷：线缆接头处理不当、跨接线径不匹配、未按规范进行

绝缘密封等人为因素

环境因素干扰：户外部署环境下的温湿度剧烈变化、紫外线照射加速

材料老化，以及沙尘、盐雾等腐蚀性介质侵蚀

设备质量问题：组件接线盒密封不良、汇流箱内部元器件质量缺陷等

先天隐患

3．直流拉弧的危害与风险现状

风险指标具体数据数据来源

光伏电站火灾中80%

火灾事故占比北京顺义消防统计

以上由直流侧故障引发

核心区域温度可达

电弧温度范围150°-180℃（初始阶段）电力安全实验数据

至3000℃+（完全燃弧）

传统检测方法平均3.2

故障电弧检测专利技

典型响应时间秒，先进技术可缩短至0.8

术

秒

电弧能量超过750J时

最小点火能量电气火灾防护标准

可引燃大部分可燃物

2024年顺义地区3起

事故后果严重度光伏火灾均造成设备全西城发改通报案例

损，幸无人员伤亡

直流拉弧引发的火灾事故具有隐蔽性强、蔓延速度快的特点。初期故障往往发

生在组件串列或汇流箱内部，不易被肉眼察觉，一旦突破绝缘层形成明火，高温电

弧会迅速引燃光伏板背板、线缆绝缘层等可燃材料。统计显示，未安装保护装置的

光伏系统在拉弧故障发生后，平均火势蔓延速度比传统电气设备快3-5倍。2024

年6月北京顺义地区连续发生的路灯太阳能板和小区楼顶光伏火灾，均因未能及

时检测直流拉弧故障，导致小火情演变为区域性火灾，造成数十万元设备损失和长

时间供电中断。

二、直流拉弧的技术原理与特征分析

1．直流拉弧的产生机理

直流拉弧本质上是一种气体放电现象，当电路中两个带电触点分离时，若系统

电压超过10-20V且电流大于80-100mA，触头间的空气介质会被击穿形成电弧

通道。这种放电过程遵循汤逊气体放电理论，自由电子在强