太陽能光電系統關機流程建議

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太陽能光電系統如何完成關機流程，是用戶最頻繁詢問的疑惑。在整個系統中，可由交流配電盤 NFB 切離 AC 側，也可由太陽能光電變流器所附的直流開關切離 DC 側，或由直流接線箱切離 DC 側，而直流接線箱又包含直流開關跟直流保險絲兩種方式切離。在這麼多切離的選項中，使用者難免疑惑，最合理的先後順序是哪種?

太陽光電系統架構圖

太陽光電系統架構圖

安全是所有考量中第一優先，其中最重要的安全考量是直流電弧。直流電弧特徵為電壓與電流恆正，切離時無電弧最脆弱的是零電壓與零電流點，而太陽能板屬於電流源，切離過程仍持續提供電流，因此切離過程可能伴隨直流電弧與其延燒現象，也可查閱在網路上分享的實際太陽能板電弧測試資料 [1]。

電弧現象

電弧現象

相較之下，交流電特徵為有正負電壓，切離過程具有電弧最脆弱的零電壓與零電流點，因此拉斷電弧的交流側，屬於優先切離的首選。另一方面，交流配電盤的 NFB 切離後，太陽能光電變流器無法將太陽能模組的能量轉換至公共電網，正常情況下太陽能模組會工作於零電流開路電壓，進而使直流電弧消失。因此，建議關機流程的首要步驟為切離交流配電盤的 NFB。

在後續關機流程中，選項還包含太陽能光電變流器所附的直流開關與直流接線箱兩種。直流接線箱通常裝置於戶外，長期暴露於灰塵、濕氣、積水、昆蟲、蜘蛛網等異物環境中，可能造成內部直流開關材質與消弧能力降低。相較之下，太陽能光電變流器屬於防水防塵設計，只要在施工期間防水措施有妥善施作，被上述異物降低消弧能力的機率較小。因此建議先觀察太陽能光電變流器內部是否有灰塵、濕氣、積水、昆蟲、蜘蛛網等異物，如未觀測到上述異常，則可先切離太陽能光電變流器所附的直流開關。但若有類似下圖之類的內部汙染疑慮，則可能因異物汙染而降低直流開關消弧能力，需要改為由直流接線箱先切離。

變流器內部遭受汙染

變流器內部遭受汙染

直流接線箱又包含直流開關跟直流保險絲兩種切離模式。考量到直流保險絲不具備消弧能力，原則上要由直流開關來切離。然而，切離直流開關必須注意兩方面：首先，若直流接線箱內部以可觀察到灰塵、濕氣、積水、昆蟲、蜘蛛網等異物，長期使用都有可能造成內部直流開關材質與消弧能力降低，不建議在電流未消失的條件下切離。其次，若直流開關採用上下方向切離型式[2]，因不是由直流開關內部的彈簧控制 90 度開關動作的消弧速度，而是由手拉控制消弧的速度，實際切離伴隨電弧延燒的機率極高，可參考資料[2]網路分享的實際太陽能板電弧測試。

安全是所有考量中的首要優先，直流電弧為太陽能光電系統關機順序的重要安全考量，基於上述說明，以下是關機前的建議：

  1. 太陽能光電系統關機前，建議攜帶滅火器、防燙手套、直流電流勾表跟鉗子。
  2. 正常關機的切離順序為：(1)切離交流配電盤的NFB (2)切離太陽能光電變流器所附的直流開關 (3)切離直流接線箱內的直流開關。然而，考量到可能線路或設備損壞，造成太陽能板工作於短路電流，若有以下幾種狀況，在切離直流前，必須先用直流電流勾表確認電流是否為零：
  • 若直流配線的MC公母頭打反，造成插到太陽能光電變流器的直流電壓相反，即使將太陽能光電變流器所附的直流開關切離仍可能產生短路環流，此類異常於新案場建置初期發生機率較高，建議待太陽下山後夜間光線降低，用直流電流勾表確認太陽能板電流為零後，再切離或拔開MC4接頭以避免直流電弧風險
  • 若太陽能光電變流器內部觀察到異常灰塵、濕氣、積水、昆蟲、蜘蛛網等異物，有汙染而降低直流開關消弧能力疑慮，則不應由太陽能光電變流器所附的直流開關切離
  • 若直流接線箱內部觀察到異常灰塵、濕氣、積水、昆蟲、蜘蛛網等異物，有汙染而降低直流開關消弧能力疑慮，則不應由此直流開關切離
  • 若直流接線箱內的直流開關採用上下方向切離型式，而非 90 度方向切離型式，則不應由此直流開關切離
  • 直流接線箱內直流保險絲不具備消弧能力，不應由此切離
  • 若有以上特殊狀況，建議直流電流勾表量測值為零前不要進行切離，待太陽下山後再行切離，若有不得已因素必須切離，建議先備好滅火器、防燙手套跟鉗子
  1. 電弧屬於高溫且帶電物質，應遠離以保持安全。若直流開關切離過程發生電弧且有隔離工具，如防燙手套跟轉開關的鉗子，應迅速以此隔離工具並將直流開關再切回導通位置，有機率可因再次導通而消弧。
  2. 若已引發高溫電弧對絕緣皮的延燒擴散，滅火器無法達成降溫滅火，須用鉗子將太陽能板源頭的線路剪斷，讓直流電弧因電流為零而消失，可降低電弧延燒擴散的風險。

參考資料

[1]https://www.youtube.com/watch?v=S9a2oPCIMr0 , DC Solar Array – Arc fault demonstration.

[2]https://www.youtube.com/watch?v=EJC6wKir_Lo , Do not use this type of DC Isolator for your solar power system array! I explain why they catch fire.