故障電弧對太陽能電池系統(tǒng)的安全威脅—樂鳥

　　故障電弧對于太陽能電池系統(tǒng)的安全威脅，一般來說，電弧是一種氣體放電的現(xiàn)象，指電流通過了某些絕緣介質(zhì) (例如空氣) 所產(chǎn)生瞬間火花，物理上可以依據(jù)「Paschen 定律」來估算。而「故障電弧」即是指這種放電現(xiàn)象發(fā)生在我們不希望發(fā)生的地方，同時其高熱造成未預(yù)期火災(zāi)事件。太陽能電池系統(tǒng)是一種直流電發(fā)電裝置，其造成的故障電弧稱之為「直流故障電弧」，此與一般交流故障電弧zui大不同處在于其沒有相位改變所造成的閑歇性周期現(xiàn)象。

　　換言之，一旦發(fā)生直流故障電弧，高熱現(xiàn)象將會維持直至電源來源消失。由于故障電弧產(chǎn)生的高熱可達(dá)攝氏 1,000 度以上，因此不僅會造成周遭的絕緣物質(zhì)分解或碳化而失去絕緣的功效，同時也容易導(dǎo)致鄰近的物質(zhì)達(dá)到燃點(diǎn)而被點(diǎn)燃起火，甚至有時故障電弧會造成金屬導(dǎo)體熔化而噴發(fā)出高熱的金屬顆粒，而其一旦接觸到可燃物質(zhì)，亦會造成嚴(yán)重的火災(zāi)意外。故障電弧的成因，針對太陽能電池系統(tǒng)發(fā)生的故障電弧，總體歸納來看，主要可以分為兩類：串聯(lián)故障電?。寒?dāng)一條有負(fù)載的電流導(dǎo)線在未預(yù)期的情況下扯斷或斷裂，在其斷裂處即會產(chǎn)生所謂的串聯(lián)故障電弧。這種不佳的接觸點(diǎn)好發(fā)于太陽能芯片與芯片之間、芯片與導(dǎo)架之間、快速接頭之間、接線與接線盒之間，或是斷裂的連接在線。太陽能電池系統(tǒng)因?yàn)橛谐汕先f個接點(diǎn)，因此一般常見的起火源為串聯(lián)故障電弧。并聯(lián)故障電?。寒?dāng)一個未預(yù)期的路徑剛好通過兩個極性相反的導(dǎo)體之間，則在此路徑所發(fā)生的意外即為并聯(lián)故障電弧。此類故障電弧的成因常是囓齒動物咬破電線、電線的老化、外力造成電線破損等，而使得電線失去既有的絕緣功效，并讓正負(fù)兩極的金屬互相接觸產(chǎn)生了故障電弧狀況。

　　雖然并聯(lián)故障電弧的發(fā)生機(jī)率遠(yuǎn)小于串聯(lián)故障電弧，但是帶來的危險性確是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過后者，因?yàn)楫?dāng)并聯(lián)故障電弧發(fā)生之際，太陽能電池系統(tǒng)的電壓與電流仍會持續(xù)保持供應(yīng)與維持此故障現(xiàn)象所需的能量。另外，接地故障也是一種并聯(lián)故障電弧的典型型態(tài)。