Z doświadczeń strażaków oraz specjalistów i rzeczoznawców w zakresie ochrony przeciwpożarowej wynika, że jeżeli już pojawia się zagrożenie pożarowe w instalacjach fotowoltaicznych, to najczęściej powodowane jest ono przez łuk elektryczny. Warto wiedzieć zatem, co może takie zjawisko wywołać i jak go unikać.

Zjawisko powstawania łuku elektrycznego zostało dosyć dobrze przebadane oraz przeanalizowane między innymi dlatego, że samo zjawisko jest powszechnie wykorzystywane w technice (w lampach łukowych, przy spawaniu, czy w hutniczych piecach łukowych). Jest równocześnie zjawiskiem bardzo destrukcyjnym, jeśli tylko powstanie w miejscach i okolicznościach niepożądanych.

Przyczyny powstawania łuku elektrycznego na instalacjach PV

Istnieje kilka przyczyn tego typu zjawiska. Między innymi jest to poważna usterka w istotnych dla bezpieczeństwa systemu PV elementach lub niewykrycie usterki odpowiednio wcześnie, uszkodzenie podwójnej izolacji przewodu DC w kilku miejscach, czy też zwiększona oporność na styku uszkodzonego złącza. Powodem powstawania łuku może być też po prostu zerwanie, czy też niewłaściwe położenie kabli elektrycznych.

Łuki elektryczne dzielimy na dwa rodzaje: równoległe i szeregowe. Można im zapobiec poprzez monitorowanie strony DC przez falownik. Szczególnie istotne przy dużych instalacjach jest to, aby operator w miarę szybko i bezpośrednio został poinformowany o tym, że dzieje się coś niebezpiecznego, coś co może powodować zagrożenia pożarowe na przewodach elektrycznych.

Powstawanie łuku elektrycznego jest relatywnie długotrwałym zjawiskiem, które ciężko jest ograniczyć i przerwać, ale najważniejsze jest to, że on niesie ze sobą bardzo dużą energię zapłonu. Taka wartość energii, którą generuje łuk elektryczny jest w stanie zapalić właściwie większość materiałów stałych, a na pewno zdecydowaną większość materiałów konstrukcyjnych na dachach obiektów budowlanych. Tego typu zagrożenia są z reguły później trudne do opanowania, z uwagi na to, że zjawisko propagacji płomienia w wyniku łuku jest w zasadzie zjawiskiem prawie że pewnym. – komentuje dr hab. inż. Rafał Porowski, prof. PŚk z Katedry Fizyki Budowli i Energii Odnawialnej Politechniki Świętokrzyskiej.

Badanie przewodów elektrycznych poddawanych oddziaływaniu płomienia pokazuje, że prędkość propagacji po kablach elektrycznych jest niewiarygodnie szybka. Jeśli dołożymy do tego duży impuls energii, to ta propagacja będzie naprawdę błyskawiczna i bardzo trudna do opanowania.

Jakie są zagrożenia wynikające z powstania łuku elektrycznego?

Oczywistym skutkiem niepożądanego łuku elektrycznego jest zjawisko pożaru. Oprócz tego, istnieje duże ryzyko porażenia prądem osób, które będą próbowały w takie zdarzenie interweniować, poparzenia, a nawet oślepienia osób, które będą w bardzo bliskiej odległości od miejsca powstawania łuku elektrycznego.

Jak możemy zapobiegać?

Istnieje kilka metod zapobiegania łukom elektrycznym. Zasady są takie, żeby przede wszystkim dobrać odpowiednie do systemu kable i przewody. Komenda Głównej Państwowej Straży Pożarnej zaleca w tym temacie, aby wszyscy instalatorzy i projektanci zwrócili szczególną uwagę na klasy reakcji na ogień dla kabli i przewodów elektrycznych, według wymagań normy PN-EN 13501-6.

Jest w Polsce kilka ośrodków badawczych, które wydają takie certyfikaty, więc dzisiaj producenci kabli doskonale wiedzą, że klasy reakcji na ogień dla kabli to rzecz niezwykle istotna dla funkcjonowania polskiej gospodarki. Warto również wiedzieć, że odpowiednie wykonanie kabli w oparciu o klasy reakcji na ogień powoduje, że pomimo dużej energii oddziaływania na powierzchnię przewodu, nie ulegnie on zainicjowaniu, a jeżeli tak się zdarzy, to na pewno nie spowoduje propagacji płomienia po powierzchni kabla. W związku z tym reakcja na ogień kabli i przewodów elektrycznych to jest bardzo istotny element ochrony przeciwpożarowej instalacji fotowoltaicznych.,

Ponadto, niezmiernie ważne w kontekście ochrony przeciwpożarowej jest odpowiednie prowadzenie przewodów: w korytach i trasach kablowych, ograniczając różnego rodzaju zgięcia i możliwość przecięcia przez ostre elementy mechaniczne, aby zapobiegać uszkodzeniom izolacji kabla i w konsekwencji powstaniu pożaru.

Oprócz podstawowych i powszechnie znanych zaleceń związanych z prowadzeniem przewodów, istnieje szereg wytycznych branżowych doboru materiałów. Jeśli chodzi o instalacje fotowoltaiczne, to szczególnie istotne są wytyczne VDE-AR-E 2100-712, a więc wytyczne niemieckich inżynierów elektryków, które mówią o tym, aby te przewody odpowiednio ekranować, czy też stosować dobre mocowania, uziemienia i zabezpieczenia przeciwprzepięciowe.

Redakcja GLOBEnergia