淺談光伏電站絕緣阻抗異常排查方法

【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(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)。然而光伏發(fā)電設備運行期間仍存在隱患。及時(shí)發(fā)現并解決*常見(jiàn)異常運行故障，可以很大地提高光伏發(fā)電設備可利用率，是保證光伏發(fā)電設備正常運行、滿(mǎn)足收益要求的保障。

【關(guān)鍵詞】光伏電站；絕緣阻抗異常；太陽(yáng)能

0.概述

光伏發(fā)電是依托電力電子技術(shù),利用太陽(yáng)光照將太陽(yáng)能轉化為電能的系統。光伏發(fā)電不需要使用化石燃料，減少了發(fā)電時(shí)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，快速在國內普及。光伏發(fā)電與傳統火電發(fā)電原理不同，因為沒(méi)有旋轉機械，光伏發(fā)電設備故障率較低，不需要實(shí)時(shí)監視維護，所以光伏發(fā)電系統也可安裝在民居屋頂，百姓也可以享受發(fā)電紅利。隨著(zhù)光伏裝機容量的不斷擴大光伏運維檢修人才短缺的問(wèn)題逐漸顯現，這導致光伏電站故障處理效率較低，達不到預期收益率。因此相關(guān)人員要對光伏發(fā)電常見(jiàn)故障進(jìn)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

大型地面光伏電站是由光伏組件、支架、逆變器、匯流箱、升壓變等設備組成。光伏組件經(jīng)過(guò)很多串并聯(lián)之后接入逆變器直流輸入端并經(jīng)過(guò)逆變器的變換流電,再經(jīng)過(guò)變壓器送入電網(wǎng)。而多塊光伏組件串并聯(lián)后構成光伏組串，布線(xiàn)復雜、支路多、距離長(cháng)是光伏組串的特點(diǎn)，其發(fā)生直流接地故障概率非常高。故障現象多見(jiàn)于傳輸線(xiàn)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(wèn)題暴露較為明顯。

2.光伏場(chǎng)區故障原因

由于大型光伏電站項目的特殊性，上網(wǎng)電價(jià)受并網(wǎng)時(shí)間的影響這造成工期緊、任務(wù)重。同時(shí)光伏電站占地面積大，施工過(guò)程中工作點(diǎn)多面廣。光伏電站建設時(shí)多用閑置荒地、山地作為組件安裝地點(diǎn)存在施工難度大的特點(diǎn)。電纜溝回填時(shí)，由于部分區域取沙困難，施工方直接使用電纜溝附近的石塊回填，導致電纜絕緣損傷，造成低壓電纜接地故障或斷線(xiàn):施工過(guò)程中，電纜放線(xiàn)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(zhù)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(xiàn):組件安裝工人為當地農民，缺乏安裝經(jīng)驗，光伏組件安裝時(shí)，將組件線(xiàn)纜擠壓在組件與光伏支架間,隨著(zhù)運行時(shí)間的增長(cháng),組件線(xiàn)纜被擠壓絕緣破損；設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(guò)大電流運行后，元器件易損壞。以上是光伏場(chǎng)區發(fā)生故障的主要原因。3.光伏場(chǎng)區的主要故障

無(wú)論采用集中式逆變器還是采用組串式逆變器，光伏電站*多的設備就是光伏組件，一座50MWp的光伏電站，若采用275Wp規格的光伏組件需要182900余塊。巨大數量的光伏組件，以及串抵押電纜的光伏組件成為光伏發(fā)電系統中故障率*高的設備?！敖^緣阻抗異常"成為光伏電站*常見(jiàn)的故障，該故障輕則導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(dòng)并網(wǎng)，嚴重則可導致故障點(diǎn)放電引發(fā)火災或人身觸電事故。因此，若發(fā)生“絕緣阻抗異常"故障，及時(shí)發(fā)現并消除。查找“絕緣阻抗異常"故障點(diǎn)的方法是消除該故障的關(guān)鍵。

當今市面上運行的光伏逆變器大多數具有直流側絕緣監測功能,當逆變器直流側系統發(fā)生接地故障時(shí)，逆變器都能夠檢測出正極或負極絕緣異常，并且通過(guò)光伏電站布置的通信系統，將故障報警信號發(fā)送至電站控制室的后臺監控計算機上。但逆變器不能判斷出具體的故障點(diǎn)，更不能及時(shí)做出故障隔離，因此后續的故障點(diǎn)查找就需要人工完成。

3.產(chǎn)品應用

儲能系統的架構決定了系統中不能多個(gè)絕緣監測模塊同時(shí)工作，否則會(huì )因相互干擾，導致誤報，使得系統無(wú)法運行。該示例中，系統采用主控模塊來(lái)控制各絕緣監測儀的工作，采用分時(shí)控制策略，保證同一時(shí)間內只1只絕緣監測儀在工作，各個(gè)絕緣監測儀之間不會(huì )相互干擾的同時(shí)，保證儲能系統時(shí)刻都能進(jìn)行絕緣監測，保障系統的安全性、穩定性和可靠性。

4.產(chǎn)品簡(jiǎn)介

AIM-D100-ES 型直流絕緣監測儀主要用于在線(xiàn)監測直流不接地系統正負極對地絕緣電阻，當絕緣電阻低于設定值時(shí)，能發(fā)出預警和報警信號。產(chǎn)品可測 100-1500V 的直流系統，可應用于儲能直流系統、電動(dòng)汽車(chē)充電裝置、UPS供電系統、光伏直流系統、直流電網(wǎng)等直流系統的絕緣監測。

儀表具體的接線(xiàn)端子和典型接線(xiàn)如下所示：

5.結語(yǔ)

光伏發(fā)電系統布線(xiàn)復雜、支路多、距離長(cháng)，不可避免的會(huì )有嚙齒類(lèi)動(dòng)物咬破電纜、線(xiàn)纜自然老化、施工質(zhì)量或外力等因素而導致線(xiàn)纜絕緣層的破壞，使光伏線(xiàn)纜正極或負極對地間的絕緣電阻值降低至某一規定值出現直流接地故障。直流接地會(huì )造成逆變器停機，無(wú)法正常工作，直接影響了光伏電場(chǎng)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(shí)排除。

安科瑞AIM-D100-ES直流絕緣監測儀可在線(xiàn)監測直流系統對地阻抗，及時(shí)發(fā)現電池簇阻抗下降的情況，并且可根據組策略判斷故障電池簇，方便維保人員處理。