光伏系统中，高压电弧是怎么产生的？什么是AFCI

AFCI

AFCI直流拉弧检测（Arc-Fault Circuit-Interrupter）：通过识别电路中电弧故障特征信号,在短路或火灾发生前主动切断电源电路的一种保护装置。在光伏系统中，接触不良、绝缘材料老化、接线断裂、电缆受潮、腐蚀等原因都可能产生直流拉弧。

直流拉弧

什么是直流拉弧

简言之拉弧就是电流在空气中“拉出电弧”，类似打火机点火时的那道火花。在高压直流系统中，由于电流持续不变，则这种电弧不会消失，一旦发生拉弧，持续的高温电弧很容易引燃周围材料，造成火灾。

光伏组件经常串并联使用，光伏电站是高压直流系统，且线路长，连接点多，暴露在户外条件下，容易出现线路接触不良，绝缘老化问题，造成直流拉弧发生.

电弧的分类

光伏系统中，直流拉弧根据发生的方位不同，可以分为三类：

1.串联电弧

该电弧常发生在一根导线上，如线缆的焊接点，线缆连接老化等直流电路中的任何连接故障都有可能产生直流电弧故障。串联电弧首先不是短路电流造成的，串联电弧与载荷是串联，电流不会迅速增加。

2并联电弧

并联电弧发生在同一个直流系统中，当极性相反的两个导体靠的较近，且两根线缆之间的绝缘实效时，就可能产生并联电弧。并联电弧，其本质上来说是短路，由于短路造成的电弧。所以并联电弧的电流通常比较大，超过正常运行时的电流值。

3.接地电弧

由于光伏系统中，接地故障发生接地电弧故障。当电力回路中出现接地导体时出现的电弧。当电气设备的接地装置与大地接触不良时接地电弧便可能发生，并且同时存在其他电路故障，接地电弧通常会伴随串联或并联电弧的发生而发生。

由于安装接头松动，连接质量差，线缆绝缘降低等都可能产生上述三类电弧。串联电弧可以通过断开直流回路灭弧，而并联电弧通常难以检测，也无法通过断开直流回路方式灭弧，具有较大安全隐患。

AFCI装置是怎么判断拉弧

AFCI识别电路中电弧故障特征信号，在电弧故障发展成火灾之前断开电源的一种保护装置。拉弧发生时，电流波形出现特定的高频噪声和畸变，AFCI通过这种算法判断异常信号，并快速切断电路。

由于电弧信号可能和正常的开关操作，电缆震动情况类似,误判与漏判是AFCI仍面临的挑战，目前常用识别方法如下：

时域分析：检测电流波形中的尖峰，脉冲等异常参数；

频域分析：通过快速傅里叶变换识别电流中的高频分量；

AI算法：目前较高端AFCI采用机器学习模型进行大量训练，提高识别拉弧故障的能力。

合格的AFCI装置须在0.5秒内响应，进行灭弧。

需要注意的是，AFCI通常检测熄灭的是串联电弧，并联电弧一般无法通过AFCI装置消除。另外，触发AFCI时，逆变器关机，电路断开的是直流末端与交流端的连接，整个光伏组件以及直流供电电缆仍处于高压状态，此时就需要RSD进行配合使用了，对于RSD我们下一篇进行了解学习。

拉弧一定是系统故障吗

拉弧发生通常来源于系统连接不良或部件损坏，如光伏MC4端子松动，电缆破皮，接线端子腐蚀等，若经常发生AFCI报警，而设备没问题，就应该检查线路了。

在一些国家的安规标准中，AFCI是强制要求的，AFCI装置对串联拉弧，并联拉弧的识别能力有限，对于光伏组件还应定期巡检。