宋兵兵
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801；
【摘要】近幾年，光伏發(fā)電技術(shù)迅猛發(fā)展，光伏扶貧電站及分布式光伏使光伏發(fā)電走進千家萬戶。然而光伏發(fā)電設(shè)備運行期間仍存在隱患。及時發(fā)現(xiàn)并解決*常見異常運行故障，可以很大地提高光伏發(fā)電設(shè)備可利用率，是保證光伏發(fā)電設(shè)備正常運行、滿足收益要求的保障。
【關(guān)鍵詞】光伏電站；絕緣阻抗異常；太陽能
0.概述
光伏發(fā)電是依托電力電子技術(shù),利用太陽光照將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的系統(tǒng)。光伏發(fā)電不需要使用化石燃料，減少了發(fā)電時產(chǎn)生的污染，并且減少了能源消耗。光伏發(fā)電依托政策扶持，快速在國內(nèi)普及。光伏發(fā)電與傳統(tǒng)火電發(fā)電原理不同，因為沒有旋轉(zhuǎn)機械，光伏發(fā)電設(shè)備故障率較低，不需要實時監(jiān)視維護，所以光伏發(fā)電系統(tǒng)也可安裝在民居屋頂，百姓也可以享受發(fā)電紅利。隨著光伏裝機容量的不斷擴大光伏運維檢修人才短缺的問題逐漸顯現(xiàn)，這導(dǎo)致光伏電站故障處理效率較低，達不到預(yù)期收益率。因此相關(guān)人員要對光伏發(fā)電常見故障進行充分了解和分析，建立起科學(xué)的運維管理模式及故障排查處理方法。
1.光伏發(fā)電系統(tǒng)
大型地面光伏電站是由光伏組件、支架、逆變器、匯流箱、升壓變等設(shè)備組成。光伏組件經(jīng)過很多串并聯(lián)之后接入逆變器直流輸入端并經(jīng)過逆變器的變換成交流電,再經(jīng)過變壓器送入電網(wǎng)。而多塊光伏組件串并聯(lián)后構(gòu)成光伏組串，布線復(fù)雜、支路多、距離長是光伏組串的特點，其發(fā)生直流接地故障概率非常高。故障現(xiàn)象多見于傳輸線路上，干燥情況下，一般不易發(fā)生，在下雨、天氣潮濕天氣中，問題暴露較為明顯。
2.光伏場區(qū)故障原因
由于大型光伏電站項目的特殊性，上網(wǎng)電價受并網(wǎng)時間的影響這造成工期緊、任務(wù)重。同時光伏電站占地面積大，施工過程中工作點多面廣。光伏電站建設(shè)時多用閑置荒地、山地作為組件安裝地點存在施工難度大的特點。電纜溝回填時，由于部分區(qū)域取沙困難，施工方直接使用電纜溝附近的石塊回填，導(dǎo)致電纜絕緣損傷，造成低壓電纜接地故障或斷線:施工過程中，電纜放線未使用滑輪，而是拖拽電纜，地面的石塊容易劃傷低壓電纜，電纜埋入地下后，隨著雨水侵入或土地的不均勻沉降，造成低壓電纜接地故障或斷線:組件安裝工人為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民，缺乏安裝經(jīng)驗，光伏組件安裝時，將組件線纜擠壓在組件與光伏支架間,隨著運行時間的增長,組件線纜被擠壓絕緣破損；設(shè)備制造單位制造工期短、任務(wù)緊，易采購到質(zhì)量較差的元器件，經(jīng)過大電流運行后，元器件易損壞。以上是光伏場區(qū)發(fā)生故障的主要原因。3.光伏場區(qū)的主要故障
無論采用集中式逆變器還是采用組串式逆變器，光伏電站*多的設(shè)備就是光伏組件，一座50MWp的光伏電站，若采用275Wp規(guī)格的光伏組件需要182900余塊。巨大數(shù)量的光伏組件，以及串抵押電纜的光伏組件成為光伏發(fā)電系統(tǒng)中故障率*高的設(shè)備。“絕緣阻抗異�！背蔀楣夥娬�*常見的故障，該故障輕則導(dǎo)致帶由故障組件串支路的逆變器告警運行，或停機且不能自動并網(wǎng)，嚴重則可導(dǎo)致故障點放電引發(fā)火災(zāi)或人身觸電事故。因此，若發(fā)生“絕緣阻抗異常”故障，及時發(fā)現(xiàn)并消除。查找“絕緣阻抗異�！惫收宵c的方法是消除該故障的關(guān)鍵。
當(dāng)今市面上運行的光伏逆變器大多數(shù)具有直流側(cè)絕緣監(jiān)測功能,當(dāng)逆變器直流側(cè)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，逆變器都能夠檢測出正極或負極絕緣異常，并且通過光伏電站布置的通信系統(tǒng)，將故障報警信號發(fā)送至電站中央控制室的后臺監(jiān)控計算機上。但逆變器不能判斷出具體的故障點，更不能及時做出故障隔離，因此后續(xù)的故障點查找就需要人工完成。
4.產(chǎn)品應(yīng)用
儲能系統(tǒng)的架構(gòu)決定了系統(tǒng)中不能多個絕緣監(jiān)測模塊同時工作，否則會因相互干擾，導(dǎo)致誤報，使得系統(tǒng)無法運行。該示例中，系統(tǒng)采用主控模塊來控制各絕緣監(jiān)測儀的工作，采用分時控制策略，保證同一時間內(nèi)只1只絕緣監(jiān)測儀在工作，各個絕緣監(jiān)測儀之間不會相互干擾的同時，保證儲能系統(tǒng)時刻都能進行絕緣監(jiān)測，保障系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。
5.產(chǎn)品簡介
AIM-D100-ES 型直流絕緣監(jiān)測儀主要用于在線監(jiān)測直流不接地系統(tǒng)正負極對地絕緣電阻，當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定值時，能發(fā)出預(yù)警和報警信號。產(chǎn)品可測 100-1500V 的直流系統(tǒng)，可應(yīng)用于儲能直流系統(tǒng)、電動汽車充電裝置、UPS供電系統(tǒng)、光伏直流系統(tǒng)、直流電網(wǎng)等直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測。
|
輔助電源 |
24VDC |
|
|
功耗 |
≤6W |
|
|
直流系統(tǒng) |
電壓范圍 |
100~1500VDC |
|
測量精度 |
0.5級 |
|
|
絕緣監(jiān)測 |
絕緣電阻范圍 |
1KΩ~10MΩ |
|
精度 |
≤3% |
|
|
允許系統(tǒng)泄露電容 |
≤5uF |
|
|
*快測量時間 |
200ms |
|
|
通訊 |
RS485通訊，ModBUS-RTU協(xié)議 |
|
|
安裝方式 |
壁掛/導(dǎo)軌 |
|
|
環(huán)境參數(shù) |
工作溫度 |
-15~+55℃ |
|
存儲溫度 |
-20~+70℃ |
|
|
相對濕度 |
<95%，不結(jié)露 |
|
|
海拔高度 |
<2000米 |
|
儀表具體的接線端子和典型接線如下所示：
6.結(jié)語
光伏發(fā)電系統(tǒng)布線復(fù)雜、支路多、距離長，不可避免的會有嚙齒類動物咬破電纜、線纜自然老化、施工質(zhì)量或外力等因素而導(dǎo)致線纜絕緣層的破壞，使光伏線纜正極或負極對地間的絕緣電阻值降低至某一規(guī)定值出現(xiàn)直流接地故障。直流接地會造成逆變器停機，無法正常工作，直接影響了光伏電場的發(fā)電量和經(jīng)濟效益，因此直流接地故障發(fā)生后要及時排除。
安科瑞AIM-D100-ES直流絕緣監(jiān)測儀可在線監(jiān)測直流系統(tǒng)對地阻抗，及時發(fā)現(xiàn)電池簇阻抗下降的情況，并且可根據(jù)組策略判斷故障電池簇，方便維保人員處理。
作者簡介：宋兵兵，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究中低壓綜合保護及絕緣監(jiān)測系統(tǒng)， QQ：3007723194 手機：13482141563（微信同號）