太陽光電系統火災對消防員的風險

太陽光電系統火災對消防員的風險

  太陽光電系統發生火災時，消防隊員噴水滅火，會不會造成消防人員電擊？真的只能等模組燒完才能噴水救火？

  在前一篇「如何防範太陽能系統火災」我們介紹了德國萊因（TÜV Rheinland）與研究機構Fraunhofer共同發表的太陽能火災風險評估報告，這份報告除了探討了太陽能系統火災的原因，也針對救火的風險做了深入評估。

  首先，在歐盟本來就有對帶電物件的滅火規範DIN VDE 0132 (VDE 0132):2008-08，其中建議了電壓在1.5 kV以下，使用水霧的最小距離是1 m，水柱的距離是5 m（見表1）。在這篇報告裡，他們也用實驗驗證了這個規範的可行性。

 

表1  DIN VDE 0132 (VDE 0132):2008-08 對帶電體噴水滅火的建議距離

  

   他們做了一個實驗，以金屬網模擬太陽能板，連接1000 V電壓以及模擬人體阻抗的Rm，電路佈置如圖1所示。噴頭設置在距離電網1 m與5 m處，使用電錶量測通過人體的漏電流。

圖1 噴水測試感電

 

  測試使用的噴頭有MC多功能噴頭與C hollow噴射噴頭兩種（圖2），噴水則有水柱與水霧兩種模式（如圖3、圖4）。

 

圖2 MC多功能噴頭與C hollow噴射噴頭

 

圖3 水柱 

圖4 水霧

 

  下方圖5是MC多功能噴頭測的試結果，圖6是C hollow噴射噴頭的測試結果。由結果可以看到所有的漏電流都小於25 mA，都是在安全的範圍。依據歐盟標準DIN IEC/TS 60479-1 (VDE V 0140-479-1): 2007-5，人體對直流電的反應顯示於圖7，橫軸是電流大小，縱軸是通電時間。由此圖表可以看到，電流在25 mA以下對人體沒有傷害，超過則會造成肌肉抽搐，而要到500 mA以上才會有嚴重傷害。

 

圖5 MC多功能噴頭測試結果

 

圖6 C hollow噴射噴頭測試結果

 

圖7 電流對人體的影響

 

  這個實驗結果有另外一個有趣的現象，距離遠的漏電流與距離近的差不多，或者反而更高（圖5）。這是因為距離遠的時候有更多水噴到地上，導致地上形成另一個漏電的通路，導致加起來的漏電流反而比近距離更高。這與實際情況不太一樣，因為消防員不會打赤腳站在地上，這漏電路徑不太會發生。但無論如何，以最差條件來看，兩個路徑加起來最高的漏電流都還是在人體安全的範圍之內。

 

結論：

1. 實驗量測結果漏電流都低於25 mA，水柱造成非常低的漏電流，未達傷害人體的臨界值。

2. 根據歐盟的消防安全標準DIN VDE 0132 (VDE 0132):2008-08，1.5 kV的狀況下，建議的水柱滅火距離為5 m，水霧的滅火距離為1 m。本報告的實驗結果驗證依照此規範的距離，噴水滅火不會產生對消防人員有害的漏電流。

參考文獻

[1] Assessing Fire Risks in Photovoltaic Systems and Developing Safety Concepts for Risk Minimization, TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH, Fraunhofer - Institut für Solare Energiesysteme (ISE), June 2018. 

關於作者：

林敬傑博士，業界朋友們暱稱為「傑博」

2004年在工業技術研究院從事太陽能模組研發

2005年與德國萊因技術合作，在臺灣建立亞洲第一個太陽能檢測認證實驗室

2007年擔任德資企業a2pak Power茂暘能源技術長

2011年成立顧問公司PV Guider，提供專業諮詢與電站品質管控等服務

 

目前擔任：

PV Guider首席顧問

CNS國家標準審議委員

工研院量測中心顧問

IEA國際能源總署Task 13太陽能可靠度工作組技術專家

SEMI產業標準工作小組召集人

Solar United國際太陽能產業聯盟工作小組技術專家

華聚基金會兩岸共通標準技術專家