Zabezpieczenia ppoż. instalacji fotowoltaicznych. Jak zapewnić bezpieczeństwo instalacjom fotowoltaicznym?
Instalacje fotowoltaiczne cechują się względnie wysokim poziomem bezpieczeństwa w odniesieniu do zabezpieczeń przeciwpożarowych, pod warunkiem odpowiedniego projektu i wykonania. Z drugiej strony, instalacja PV, jak każdy zespół urządzeń elektrycznych, może stanowić zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi. Jakie więc zabezpieczenia ppoż. instalacji fotowoltaicznych zastosować?
Spis treści
- Przyczyny pożarów instalacji fotowoltaicznych
- Normy, zalecenia i zasady związane z bezpieczeństwem instalacji fotowoltaicznych
- Oznaczenie elementów instalacji fotowoltaicznej
- Sposób i miejsce montażu falownika
- Bezpieczna eksploatacja instalacji fotowoltaicznych
Przyczyny pożarów instalacji fotowoltaicznych
Aby zapobiec potencjalnym sytuacjom niebezpiecznym związanym z użytkowaniem instalacji fotowoltaicznych, należy zrozumieć ich działanie. Systemy te są specyficzne m.in. z uwagi na występowanie w nich obwodu prądu stałego. Taki prąd jest mniej szkodliwy dla człowieka w przypadku porażenia, ale stwarza spore zagrożenie, gdy nastąpi zwarcie.
Na skutek uszkodzenia izolacji instalacji może dojść do zapalenia się łuku elektrycznego. Ugaszenie takiego łuku jest trudniejsze niż ma to miejsce przy zwarciu powstałym w obwodzie prądu przemiennego. Ponadto, systemy fotowoltaiczne są dość wrażliwe na przepięcia atmosferyczne i łączeniowe. Typowe instalacje prosumenckie, w szczególności moduły PV i falowniki, mają stosunkowo niewielką wytrzymałość przepięciową i odporność na prądy udarowe.
Na podstawie analizy raportów powypadkowych z różnych krajów UE, przyczyny pożarów dotyczących instalacji PV kształtują się następująco:
- 70% pożarów instalacji PV dotyczyło czynników zewnętrznych lub błędów montażowych wynikających ze złego doboru lub nieodpowiedniego montażu złączy w obwodach prądu stałego;
- 20% dotyczyło awarii osprzętu;
- 10% dotyczyło usterek falowników.
Przeprowadzone badania i analiz wykazują, że zaistniałe pożary systemów PV są głównie rezultatem niedopasowania złączy w obwodach prądu stałego. Takie praktyki, jak nieprawidłowe zaciskanie złączy na kablu lub łączenie elementów pochodzących od różnych producentów, prowadzi do wzrostu rezystancji i przegrzewania połączeń. To z kolei powoduje pojawienie się łuku elektrycznego i zainicjowanie pożaru.
Popularne złącza typu MC4 nie mają znormalizowanych wymagań technicznych dotyczących budowy. W efekcie pojawiają się problemy z kompatybilnością różnych złączek związane z odmienną tolerancją wykonania mechanicznego części męskiej i żeńskiej. Niedopasowane podłączenie bezpośrednio oddziałuje na rezystancję przejścia złącza. Przyspieszenie degradacji złącza może być też spowodowane niewłaściwie dopasowaną uszczelką między częściami złącza. Innym przykładem błędu popełnianego na etapie montażu jest nieodpowiednie dopasowanie złączy do średnicy zewnętrznej kabli.
Z uwagi na duże ryzyko wadliwego dopasowania złączy MC4 zaleca się ograniczać liczbę połączeń w tego typu w obwodach prądu stałego. Stosowanie urządzeń pochodzących od innych producentów niż w modułach fotowoltaicznych oznacza zwiększenie prawdopodobieństwa wystąpienia zagrożenia pożarowego.
Przeczytaj także:
- Utrzymanie i konserwacja gaśnic i hydrantów w budynku. Jakie są obowiązki właściciela lub zarządcy?
- Certyfikacja F-gazowa instalatorów i serwisantów - co to jest, kogo obowiązuje, jak zdobyć uprawnienia?
- Przegląd instalacji elektrycznej w bloku. Na czym polega sprawdzenie instalacji elektrycznej w bloku?
Normy, zalecenia i zasady związane z bezpieczeństwem instalacji fotowoltaicznych
W ramach zapewniania bezpieczeństwa przeciwpożarowego w projekcie instalacji PV, należy uwzględnić w nim:
- klasy reakcji na ogień pokrycia dachowego;
- klasy reakcji na ogień dla okablowania strony prądu stałego i zmiennego instalacji PV;
- klasy reakcji na ogień dla modułów BIPV (jeżeli tego typu moduły zostały zastosowane);
- przebieg tras kablowych.
Wymogi dotyczące okablowania i innych kwestii wykonania instalacji są zawarte w normach PN-EN 50575:2015-03 i PN-HD 60364-5-52:2011. Wśród przykładowych wytycznych dotyczących wykonywania tras kablowych prądu stałego zawartych w normach można wymienić:
- stosowanie kabli o podwójnej izolacji;
- stosowanie zewnętrznej izolacji odpornej na promieniowanie UV;
- stosowanie żył kablowych w postaci wielodrutowej;
W przypadku tras kablowych strony prądu przemiennego:
- możliwość stosowania przewodów i kabli z żyłami w postaci jedno- i wielodrutowej;
- stosowanie kabli i przewodów w zależności od miejsca montażu.
Wybrane wymogi dotyczące sposobu prowadzenia okablowania strony prądu stałego i przemiennego:
- odciążenie kabli prowadzonych w pionie i poziomie zgodnie z zaleceniami producenta;
- unikanie naprężeń kabli;
- układanie kabli z zapasem 1-2% według miejsca i sposobu ułożenia;
- wykorzystanie opasek kablowych ze stali nierdzewnej lub tworzywa sztucznego do mocowania przewodów;
- unikanie gięcia przewodów pod małymi promieniami (minimalny promień gięcia zgodny z wymaganiami producenta lub niemiecką normą VDE 0100-520);
- zapewnienie odciążeń chroniących połączenia przewodów przed przeciążeniem mechanicznym;
- unikanie prowadzenia tras kablowych w poprzek dachu (dachy skośne) lub odpowiednie zabezpieczenie tras przed działaniem czynników zewnętrznych;
- dopuszczalna niechroniona część trasy kablowej wokół falownika – maksymalnie 1 m;
- układanie tras kablowych na dachach płaskich w metalowych korytach przymocowanych trwale do dachu lub konstrukcji wsporczej;
- zabezpieczenie kabli osłonami odpornymi na promieniowanie PV na dachach skośnych (z wyłączeniem obszaru pod modułami);
- prowadzenie kabli i przewodów w kanałach elektroinstalacyjnych lub rurkach elektroinstalacyjnych w pomieszczeniu falownika (z wyłączeniem obszaru przy falowniku do 40 cm).
W przypadku budynków, które nie wymagają stosowania przeciwpożarowego wyłącznika prądu, przewody pozostające pod napięciem mimo odłączenia budynku od sieci, należy prowadzić podtynkowo lub w ogniotrwałych osłonach o klasie minimum E30 i wysokości min. 2,5 m.
Wymogi dotyczące wykonania połączeń po stronie prądu stałego:
- stosowanie elementów tego samego typu i producenta do wykonywania połączeń za pomocą szybkozłączy;
- możliwe ograniczanie liczby połączeń przewodów;
- unikanie połączeń wielu przewodów w pojedynczych gniazdach aparatów;
- momenty dokręcania połączeń śrubowych zgodne z projektem (kontrolowane wkrętakiem dynamometrycznym);
- stosowanie wyłącznie dedykowanych narzędzi do wykonywania połączeń.
Projekt instalacji fotowoltaicznej powinien być również dostosowany do instalacji odgromowej, jeżeli budynek taką posiada. Do aktywnych rozwiązań technicznych ograniczających ryzyko wystąpienia pożaru zalicza się:
- stosowanie wyłączników różnicowoprądowych;
- monitorowanie stanu izolacji przewodów po stronie prądu stałego;
- stosowanie zabezpieczeń przed iskrzeniem AFCI, AFDD.
Oprócz wymienionych norm, wymagania dotyczące bezpieczeństwa pożarowego budynków lub ich części powinny spełniać wytyczne Rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie - Dz.U.2019.0.1065 t. j. - “Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie”.
Oznaczenie elementów instalacji fotowoltaicznej
Sposobem na zwiększenie bezpieczeństwa instalacji fotowoltaicznej jest stosowanie odpowiednich oznaczeń (naklejek informacyjno-ostrzegawczych) w następujących miejscach:
- w punkcie przyłączenia instalacji PV, przy liczniku, w złączu kablowym, przy głównym wyłączniku prądu;
- wewnątrz rozdzielnicy RAC pod wyłącznikiem nadprądowym i na obudowie RAC;
- na obudowie falownika obok wyłącznika izolacyjnego;
- na obudowie rozdzielnicy RDC;
- w pobliżu trasy kablowej prądu stałego przy falowniku.
Sposób i miejsce montażu falownika
Montując falownik fotowoltaiczny wewnątrz budynku, należy pamiętać o zapewnieniu odprowadzenia emitowanej z niego energii cieplnej. Konieczne jest zapewnienie odpowiedniej przestrzeni wentylacyjnej i unikanie zabudowywania urządzenia. W pomieszczeniu, w którym będzie znajdował się falownik, temperatura nie powinna przekraczać 35°C, chyba że producent wskazał inaczej. Montaż może odbyć się wyłącznie na podłożu niepalnym o klasie reakcji na ogień przynajmniej A2. Zaleca się unikać bezpośredniego sąsiedztwa materiałów palnych, a jeśli to niemożliwe – stosować odpowiednie środki ochrony.
Bezpieczna eksploatacja instalacji fotowoltaicznych
Przed uruchomieniem systemu należy przeprowadzić odbiory instalacji. Listę punktów, które wymagają sprawdzenia określono w normie PN-EN 62446-1. Oprócz tego, należy bezwzględnie dokonywać okresowej konserwacji instalacji PV, a także wykonywać testy i pomiary wskazane w normie PN-EN 62446-2. Właściciele instalacji powinni również mieć dostęp do systemu monitorowania informującego o zdarzeniach awaryjnych.
