[{"data":1,"prerenderedAt":207},["ShallowReactive",2],{"guide-inverter-rapid-shutdown-arc-fault-isolation-detection-zh-Hans":3},{"guide":4,"related":189},{"title":5,"seoTitle":6,"description":7,"summary":8,"sections":9,"faq":100,"cta":116,"date":118,"updated":118,"service":119,"order":120,"sources":121,"slug":187,"locale":188},"太阳能逆变器如何保护人身与财产安全","光伏快速关断、直流电弧与 Riso 绝缘检测","光伏系统的快速关断、直流电弧故障检测、绝缘电阻检测、剩余电流监测和防孤岛保护如何工作，以及 NEC 与 IEC 的相关规定。","只要有光照，太阳能板就会产生电压，因此光伏系统自带多项保护功能。快速关断（NEC 690.12）为消防人员降低屋顶导线电压；电弧故障检测（NEC 690.11、UL 1699B、IEC 63027）切断熔断器无法察觉的串联电弧；绝缘电阻检测和剩余电流监测（IEC 62109-2）在并网前和运行中发现对地漏电；防孤岛保护（IEEE 1547-2018、UL 1741 SB）防止逆变器向已断电的电网线路送电。每项功能针对不同的危险，均不应被关闭或绕过。故障反复出现时，系统须由持证电工检查。",[10,45,58,64,70,76,83,88,94],{"heading":11,"paragraphs":12,"table":14},"四项保护功能及其针对的危险",[13],"断开总开关可以使接入电网的住宅断电，但无法使太阳能阵列停止发电。每块受光照的组件都会产生直流电压，住宅组串中多块组件串联后，电压通常可达数百伏。以下各项保护正是因此而设。它们内置于逆变器、组件级电力电子设备和开关之中，也是过去十五年间不断收紧的规范所要求的。",{"caption":15,"head":16,"rows":21},"美国及国际规范中的光伏保护功能（截至 2026 年 10 月）",[17,18,19,20],"功能","针对的危险","美国要求","国际对应规范",[22,27,32,37,40],[23,24,25,26],"快速关断","屋顶带电导线对消防人员的电击危险","NEC 690.12；光伏危害控制系统适用 UL 3741","本文所涉 IEC 规范中无直接对应；德国有针对消防的 VDE-AR-E 2100-712 指引",[28,29,30,31],"直流电弧故障检测","导线或连接断裂处产生电弧引发火灾","NEC 690.11；UL 1699B","IEC 63027",[33,34,35,36],"绝缘电阻检测","并网前阵列导线对地漏电","NEC 690.41(B) 接地故障保护","IEC 62109-2",[38,39,35,36],"剩余电流监测","运行中漏电造成的电击和火灾",[41,42,43,44],"防孤岛保护","向电力工人以为已断电的线路送电","IEEE 1547-2018，按 UL 1741 SB 测试","各国并网规定",{"heading":46,"paragraphs":47,"list":49,"after":55},"NEC 690.12 快速关断",[48],"快速关断是在地面进行一次操作后，降低屋顶导线的电压，使在阵列附近作业的消防人员不会接触到危险的直流电。[该要求在每个规范周期都有变化](https:\u002F\u002Fiaeimagazine.org\u002Felectrical-fundamentals\u002Fnec-rapid-shutdown-requirements-and-ul-3741\u002F)。",[50,51,52,53,54],"2014 年版 NEC：进入建筑物超过 5 英尺或距阵列超过 10 英尺的导线，须在 10 秒内降至 30 伏、240 伏安以下。当时尚未定义阵列边界。","2017 年版 NEC：阵列边界定义为阵列四周 1 英尺。边界以外或进入建筑物超过 3 英尺的导线，须在 30 秒内降至 30 伏；边界以内，自 2019 年 1 月 1 日起须在 30 秒内降至 80 伏，或采用经认证的快速关断光伏阵列。","2020 年版 NEC：经认证阵列的选项改为光伏危害控制系统（PVHCS），按 2020 年 12 月发布的 UL 3741 评估。","2023 年版 NEC：边界以内可选用经 UL 3741 认证的 PVHCS，或在 30 秒内将电压降至 80 伏以下；2020 年版中针对无外露布线和导电部件阵列的第三个选项被删除，其思路基本并入 UL 3741。IAEI 指出，UL 3741 可能允许消防人员接触高达 160 伏或更高的电压，UL 在制定标准时已考虑这一水平。","2026 年版 NEC：电压和时间限值不变，690.12(C) 中关于启动装置的条文经过重新编排。",[56,57],"启动装置是触发关断的开关。按 [2020 年版 NEC 条文](https:\u002F\u002Fwww.mikeholt.com\u002Ffiles\u002FPDF\u002F20SOLAR_690.12.pdf)，将其置于“关”位置即启动快速关断。2026 年版经[临时修正案 TIA 26-2](https:\u002F\u002Fdocinfofiles.nfpa.org\u002Ffiles\u002FAboutTheCodes\u002F70\u002FTIA_70_26_2.pdf)（2025 年 8 月 20 日发布，2025 年 9 月 9 日生效）修订后，启动装置须易于接近（readily accessible），可以是进户隔离开关、光伏系统隔离开关或经认证的开关；一户及两户住宅的启动装置须设在室外。该修正案恢复了此前误删的室外位置要求。","快速关断降低的是电压，并不会在屋顶留出作业空间。消防退距和通道是另一项要求，我们的[纽约屋顶太阳能消防退距与快速关断](\u002Fguides\u002Fsolar-fire-setbacks-rapid-shutdown-nyc)一文介绍了 FDNY 规定、2025 年《纽约市电气规范》，以及纽约市如何与消防部门协调启动装置的位置。",{"heading":59,"paragraphs":60},"组件级关断的工作原理",[61,62,63],"要在阵列边界内满足 80 伏限值，就必须在每块组件处或其附近采取措施，因为一个组串的电压远高于 80 伏。常见做法有三种：微型逆变器、将每块组件降至低电压的直流优化器，以及断开组件的关断器。经 UL 3741 认证的光伏危害控制系统，可按其认证条件减少所需的组件级设备数量。","许多关断器采用 [SunSpec 快速关断通信信号](https:\u002F\u002Fsunspec.org\u002Fwp-content\u002Fuploads\u002F2025\u002F01\u002FSunSpec-Specification-Communication-Signal-For-Rapid-Shutdown-APPROVED-20210420.pdf)，这是一项 2017 年首次发布、2021 年修订的开放规范。发射器（通常位于逆变器内）通过直流导线本身发送“允许运行”信号，属于一种[电力线载波通信](https:\u002F\u002Fen.wikipedia.org\u002Fwiki\u002FPower-line_communication)。每块组件处的接收器只在信号存在时允许组件发电，信号消失即启动关断。这种设计属于故障安全型：操作启动装置或电网停电都会使信号中断，组件随即退出运行。各厂家的专有信号方案也基于同一原理。","[微型逆变器](https:\u002F\u002Fen.wikipedia.org\u002Fwiki\u002FSolar_micro-inverter)本身即满足快速关断要求。每台微型逆变器在组件处将输出转换为交流电，直流只存在于组件与微型逆变器之间的短引线上，对常见组件而言远低于 80 伏。电网电压消失时，通过 UL 1741 认证的微型逆变器会按其防孤岛功能停止输出，屋顶导线随之断电。这正是纽约屋顶普遍采用微型逆变器的原因，也是业主日后想加装电池时，常考虑[将阵列以交流耦合方式接入混合逆变器](\u002Fguides\u002Fac-coupling-microinverters-hybrid-inverter)的原因：停电时由混合逆变器为微型逆变器建立电网。",{"heading":28,"paragraphs":65},[66,67,68,69],"电弧故障是跨越间隙的放电，温度足以点燃附近的材料。光伏系统关注的是串联电弧：导线或连接处断裂，例如连接器松动或压接不良、组件内焊点开裂，电流以等离子电弧的形式继续跨越断口流动。正如 [SMA 关于光伏电弧故障保护的白皮书](https:\u002F\u002Fwww.sma-america.com\u002Ffileadmin\u002Fcontent\u002Fwww.sma-america.com\u002Fdocs\u002FAFCI_White_Paper_130811_2_.pdf)所述，串联电弧位于正常电流路径上，电流不会超过正常运行值，因此熔断器和断路器无法察觉。并联电弧则不同，它发生在导体之间或经失效绝缘对地放电，断开电路并不能将其熄灭，反而可能使情况恶化。","2011 年版 NEC 新增第 690.11 节，要求安装在建筑物上或穿过建筑物、最大系统电压 80 伏及以上的光伏系统，能够检测并切断串联电弧故障，停止系统运行，给出可视指示，并须手动重启。认证标准 UL 1699B（当时为调查大纲，outline of investigation）要求检测 300 瓦及以上的电弧，并在两秒内切断。现行版本将该要求适用于任意两导体之间电压 80 伏及以上的光伏直流电路，部分不在建筑物上的电路另有例外；具体措辞请以当地采纳的版本为准。","检测的原理是“倾听”电流。电弧会向直流电路注入宽频电噪声，光伏[电弧故障断路器（AFCI）](https:\u002F\u002Fen.wikipedia.org\u002Fwiki\u002FArc-fault_circuit_interrupter)对电流信号进行滤波，分析其频谱中是否出现电弧特有的模式，越来越多的产品采用经训练的分类模型。难点在于光伏系统本身电噪声很大：逆变器自身的开关动作、其他电力电子设备，以及快速关断心跳信号等电力线信号，都占据同一频谱的部分频段。电缆较长、组串较多或加装设备，都会抬高本底噪声。检测器经过调校以排除这些噪声，但遇到特殊安装情况时，可能出现误跳闸。","在国际上，[IEC 63027:2023](https:\u002F\u002Fwebstore.iec.ch\u002Fpublication\u002F27362) 规定了最高 1,500 V DC 光伏系统中直流电弧故障保护装置的要求和测试，针对的是串联电弧，不涵盖并联电弧。德国于 2024 年将其采纳为 DIN EN IEC 63027（VDE 0126-27）。电弧故障检测是否强制，各国规定不一，本文不对欧洲的要求作出断言。",{"heading":71,"paragraphs":72},"电弧故障跳闸之后",[73,74,75],"NEC 要求手动重启是有意为之。电弧意味着导线或连接已损坏，自动重启会使同一缺陷再次带电。SMA 的美国文档展示了典型流程：逆变器检测到电弧后中断并网发电并显示事件代码；[复位程序](https:\u002F\u002Fmanuals.sma.de\u002FSBx1SPUS40\u002Fen-US\u002F832627595.html)首先由合格人员断开逆变器的所有电源，检查组件、直流电缆和直流接线端子有无缺陷，修复或更换损坏部件，然后才重新调试逆变器。","在美国以外，部分逆变器提供不锁定运行的模式。SMA 说明，其 [ArcFix 功能](https:\u002F\u002Fmanuals.sma.de\u002FSTPxx-80\u002Fen-US\u002F11618874123.html)符合 IEC 63027，电弧故障检测默认开启与否取决于国家数据集。此类设置由安装人员按所在国规定和产品认证条件决定；在美国，产品认证和 NEC 690.11 要求手动重启。","反复跳闸是一种提示，而不仅仅是麻烦。它可能来自只在高温或大风时才起弧的真实接触不良，也可能是检测器误判了噪声。要区分两者，须对阵列进行测试，这属于持证电工的工作。",{"heading":77,"paragraphs":78},"绝缘电阻检测与剩余电流监测",[79,80,81,82],"许多住宅组串式和混合逆变器采用无变压器设计。没有变压器，阵列与电网之间就没有电气隔离，因此逆变器本身必须监测阵列导线对地的漏电。它分两个阶段进行，作用类似于其他电气系统中的[绝缘监测装置](https:\u002F\u002Fen.wikipedia.org\u002Fwiki\u002FInsulation_monitoring_device)。","并网之前（通常在每天早上），逆变器测量阵列导线对地的绝缘电阻（Riso）。逆变器安全标准 IEC 62109-2 规定的最低阈值为阵列最高电压除以 30 mA；对于 1,000 伏的阵列，约为 33 kΩ。低于阈值时，逆变器发出警报，不并网。厂家通常将阈值设得远高于该最低值，并在报告故障前多次复测。","运行期间，剩余电流监测单元（RCMU）比较流出与流回的电流，原理与[剩余电流保护装置](https:\u002F\u002Fen.wikipedia.org\u002Fwiki\u002FResidual-current_device)相同。按 IEC 62109-2，不超过 30 kVA 的无变压器逆变器，持续剩余电流超过 300 mA 时须在 0.3 秒内断开；突变时须更快断开：30 mA 在 300 毫秒内、60 mA 在 150 毫秒内、150 mA 在 40 毫秒内。[SMA 介绍其 RCMU](https:\u002F\u002Fmanuals.sma.de\u002FSBSExx-50\u002Fen-US\u002F13316496907.html) 为全电流敏感型，同时监测交流和直流剩余电流，跳变超过 30 mA 时以冗余方式断开。持续限值高于突变限值，是因为大型阵列经组件表面对地存在正常的电容性漏电；突然的变化才意味着有人触电或出现故障。","在 NEC 中，第 690.41(B) 节要求电压超过 30 伏或电流超过 8 安的光伏直流电路设置接地故障保护，能够检测故障、切断或隔离故障并给出指示；具体措辞请以当地采纳的版本为准。在部分系统中，同一逆变器绝缘检测也保护电池电路，这一点对依赖它的[退役电动车电池梯次利用项目](\u002Fguides\u002Fsecond-life-ev-battery-home-storage)尤为重要。",{"heading":84,"paragraphs":85},"潮湿的早晨为何出现绝缘故障",[86,87],"阵列由众多组件、连接器、接线盒和线管组成，它们对地并联，每一处都有少量漏电。露水、雨水和潮气会降低每条漏电路径的电阻；由于这些路径并联，整个阵列的绝缘电阻下降幅度远大于单块组件。而早晨的 Riso 检测恰好在阵列最潮湿的时候进行。","厂家描述的也是同一规律。Tigo 指出，[如果故障总是在早上出现](https:\u002F\u002Fsupport.tigoenergy.com\u002Fhc\u002Fen-us\u002Farticles\u002F4410273802387)、到下午消失，最可能的原因是潮气，并建议检查有无变色或腐蚀。Solis 将大多数[光伏绝缘故障](https:\u002F\u002Fsolisinverters.com\u002Fglobal\u002Fdocumentation\u002F38816.html)归因于环境和系统因素，雨天尤甚。阵列干燥后自行消失的故障，通常说明系统某处受潮；天气干燥时仍持续或日益加重的故障，则说明绝缘已经损坏，须查明位置。无论哪种情况，解决办法都是找到漏电路径，而不是调低阈值。",{"heading":89,"paragraphs":90},"防孤岛保护与电网支撑",[91,92,93],"[孤岛效应](https:\u002F\u002Fen.wikipedia.org\u002Fwiki\u002FIslanding)是指电网供电中断后，发电设备仍继续向部分电网送电。电力抢修人员可能正在他们认为已断电的线路上作业。IEEE 1547-2018 要求分布式能源检测到非计划孤岛后在 2 秒内停止送电，UL 1741 Supplement SB 按 IEEE 1547.1-2020 对逆变器进行测试。该标准还要求频率-功率响应等电网支撑功能，即频率升高时降低输出，且不得关闭。","在纽约，Con Edison 自 2023 年 4 月 1 日起（50 kW 以上系统）及 2023 年 6 月 1 日起（50 kW 及以下系统），要求申请并网的设备通过 UL 1741 SB 认证并采用电力公司默认设置；National Grid 自 2023 年 1 月 1 日起执行同样要求。","提供备用电源的混合逆变器以另一种方式满足同一规定：电网停电时，它断开转换继电器，使住宅与电网分离，然后为住宅建立自己的小型电网。我们在[本系列关于混合逆变器与电动车电池的文章](\u002Fguides\u002Fev-battery-home-solar-storage-hybrid-inverter)中说明了这一方式；逆变器的事件日志记录每一次电网断开和保护跳闸，部分设备可通过[本地监控接口](\u002Fguides\u002Fopen-solar-monitoring-rs485-modbus)读取。",{"heading":95,"paragraphs":96},"欧洲的消防做法，以及何时需要电工",[97,98,99],"欧洲的做法与 NEC 690.12 走了不同的路径。在德国，应用规则 [VDE-AR-E 2100-712](https:\u002F\u002Fvde-verlag.de\u002Fstandards\u002F0100500\u002Fvde-ar-e-2100-712-anwendungsregel-2018-12.html)（2018 年 12 月版）规定了光伏系统直流侧在灭火和技术救援时保持安全的措施。一家厂商将其目标概括为：交流断开后，救援人员不应接触 120 伏以上的直流电缆；设备厂商为此出售直流断开汇流箱，常称为“消防开关”。这是许多安装商和消防部门遵循的应用规则，我们不将其描述为法定强制要求。","对业主而言，要点更为简单。电弧故障、绝缘或剩余电流警报，意味着系统发现了其设计上须停机处理的状况。请勿反复复位，也不要打开汇流箱、拔开连接器或更改保护设置。在带电的光伏系统上诊断和修复这些故障，涉及只要有阳光就无法关断的高压直流电，属于持证电工的工作；在纽约市，光伏电路工程须由持证总电工（Master Electrician）或特别电工（Special Electrician）施工。我们安排合作的持证总电工进行检查，审核较早的系统是否早于快速关断或电弧故障要求，并为所需升级提供估价。","本文介绍这些保护功能的工作原理，不说明如何关闭或绕过其中任何一项；任何一项都不应被关闭或绕过。",[101,104,107,110,113],{"q":102,"a":103},"逆变器为何在潮湿的早晨报绝缘故障，之后又恢复正常？","早晨的绝缘检测正好在阵列最潮湿的时候进行。潮气同时降低许多连接器和组件的漏电电阻，干燥后读数随之恢复。Tigo 和 Solis 等厂家都描述过这一规律。如果天气干燥时故障仍然存在或越来越频繁，请由持证电工查找漏电路径。",{"q":105,"a":106},"在美国，电弧故障跳闸后为何必须手动复位？","这是 NEC 690.11 的要求，因为电弧通常意味着导线或连接已经损坏，自动重启会使缺陷再次带电。厂家的程序要求合格人员先使系统断电，检查组件、电缆和端子，然后才能复位。",{"q":108,"a":109},"微型逆变器无需额外设备就能满足快速关断要求吗？","在常规安装中可以。直流只存在于每块组件与其微型逆变器之间，电网电压消失时微型逆变器会停止交流输出。但仍须设置合规的启动装置和正确的标识，安装人员也应确认具体设备的认证。",{"q":111,"a":112},"绝缘检测与剩余电流监测有何区别？","绝缘检测在逆变器并网前测量阵列导线对地的电阻；剩余电流监测在运行中进行，漏电流超过设定限值或突然变化时断开逆变器。IEC 62109-2 对两者都规定了最低要求。",{"q":114,"a":115},"欧洲是否要求快速关断？","我们无法确认欧洲有与 NEC 690.12 相当的要求。德国有针对灭火时直流安全的 VDE-AR-E 2100-712 应用规则，许多安装商和消防部门予以遵循。各国规定不同，请按具体国家核实。",{"text":117},"如果您的系统早于快速关断或电弧故障保护要求，或经常报告绝缘或电弧故障，我们可安排合作的持证总电工上门检查，并为所需维修或升级提供书面估价。请附上逆变器铭牌照片和监控应用程序中显示的事件代码，申请[太阳能系统检查](\u002Fservices\u002Fsolar)。","2026-10-25","solar",134,[122,126,130,134,138,142,146,150,153,156,160,164,168,172,175,178,181,184],{"title":123,"url":124,"publisher":125},"NEC Rapid Shutdown Requirements and UL 3741","https:\u002F\u002Fiaeimagazine.org\u002Felectrical-fundamentals\u002Fnec-rapid-shutdown-requirements-and-ul-3741\u002F","IAEI Magazine",{"title":127,"url":128,"publisher":129},"Tentative Interim Amendment NFPA 70, 2026 Edition, 690.12(C), TIA 26-2","https:\u002F\u002Fdocinfofiles.nfpa.org\u002Ffiles\u002FAboutTheCodes\u002F70\u002FTIA_70_26_2.pdf","National Fire Protection Association",{"title":131,"url":132,"publisher":133},"690.12 Rapid Shutdown of PV Systems on Buildings (2020 NEC)","https:\u002F\u002Fwww.mikeholt.com\u002Ffiles\u002FPDF\u002F20SOLAR_690.12.pdf","Mike Holt 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