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01

太陽能電站雨天的怪事

一座位于日本愛知縣的太陽能電站最近一直被一件怪事困擾。每到雨天，逆變器的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)就會檢測出接地故障，電站停止運作。轉(zhuǎn)天雨停后，維修人員來到電站，在確認(rèn)安全后，將漏電保護(hù)開關(guān)復(fù)位后，逆變器又重新恢復(fù)工作。但下次雨天逆變器還是會停止工作，而且每次停止工作的逆變器還不同，甚至有時集電箱的漏電保護(hù)開關(guān)也會斷開。

這座電站在雨季短期內(nèi)出現(xiàn)同類故障可達(dá)10次以上。這個故障提高了維修成本，對電站的發(fā)電效率也造成了影響。

因為電站只在雨天出現(xiàn)接地故障造成電站停止運行，所以維修人員推測，這一故障是雨天太陽能板發(fā)生異常導(dǎo)致的。

之所以是推測，是因為要徹底搞清雨天電站的實際情況存在一定的困難。首先，雨天存在較大的觸電風(fēng)險，所以電站檢查通常不在雨天進(jìn)行。其次，電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)無法實時報告故障。即使電站白天出現(xiàn)故障，管理員也只能在晚上11點左右收到系統(tǒng)的故障報告。待轉(zhuǎn)天維修人員到達(dá)電站，雨已經(jīng)停了，所以還是無法把握雨天電站的實際情況。

02

尋找故障原因

因為推測是太陽板的問題，為了摸清太陽能板在雨天的情況，維修人員用噴霧器向太陽能板噴水，模擬雨天的環(huán)境。在逐個檢查了所有太陽能板后，維修人員沒有發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)異常的太陽能板。

雖然故障不是太陽能板的原因，但是維修人員并非一無所獲。通過向太陽能板噴水，維修人員測得有些被浸濕的太陽能板的絕緣阻抗值比正常數(shù)值低1MΩ（通常值為50MΩ～100MΩ）。而且因為噴霧器只能模擬小雨，如果是實際的大雨，維修人員預(yù)測這個差值還能更大。


基于這個線索，維修人員再次推測，這個數(shù)值差會不會是雨天逆變器停止工作的原因呢？

針對這一問題，維修人員咨詢了太陽能板的制造商。制造商表示，雨天太陽能板絕緣阻抗值的確會出現(xiàn)下降的情況，而且檢測人員檢測到的數(shù)值差在正常變動范圍內(nèi)。

03

雨天的突擊檢查

雖然絕緣阻抗值的變化屬于正常現(xiàn)象，但為了徹底解決雨天逆變器停擺的故障，維修人員準(zhǔn)備破例在強降雨天氣對電站進(jìn)行突擊檢查。

維修人員終于等來了一個連續(xù)幾天的強降雨天氣，監(jiān)控系統(tǒng)在當(dāng)晚也收到了故障報告。轉(zhuǎn)天維修人員對電站進(jìn)行了突擊檢查。為了保證維修人員的安全，這次只針對出現(xiàn)接地故障的線路的太陽能板進(jìn)行了檢查。

到達(dá)電站后，為了確認(rèn)逆變器運轉(zhuǎn)情況，維修人員首先對集電箱的狀況進(jìn)行了檢查。檢查發(fā)現(xiàn)，有3臺逆變器輸入的直流線路中的太陽能板存在雨后漏電的情況,3臺逆變器在雨天都會跳閘，跳閘原因都顯示為接地故障。

跳閘的3臺逆變器通過接線盒送電。維修人員通過測量分別向這三臺逆變器輸電的接線盒的輸入端接線頭的絕緣阻抗值來了解每個組列的情況。通過測量，維修人員確定了5個絕緣阻抗值非常低且正在漏電的組列。

維修人員斷開了這5個組列和太陽能板的連接，開始對這5個組列中的每塊太陽能板進(jìn)行仔細(xì)檢查。檢查發(fā)現(xiàn)，每塊太陽能板的絕緣阻抗值之間存在很大差異。對于絕緣阻抗值在10MΩ以上的太陽能板，只有絕緣阻抗值降低1MΩ以上，生產(chǎn)廠家才會認(rèn)定其為異常。但現(xiàn)場有的太陽能板的絕緣阻抗值只降低了約0.4MΩ,這和生產(chǎn)廠家主張的異常值有較大差異。


在確認(rèn)了這一狀況后，維修人員將包含有絕緣阻抗值極低且正在漏電的太陽能板的直流線路切斷，并在這種狀態(tài)下再次啟動了逆變器。結(jié)果逆變器可以正常運轉(zhuǎn)。

之后，維修人員又接通了含有正在漏電的太陽能板的直流線路，結(jié)果在5分鐘后，集電箱的漏電保護(hù)啟動，切斷了這三臺逆變器的線路。而交流線路發(fā)生漏電時，集電箱的漏電保護(hù)是立即啟動的。所以維修人員終于明白了，這座電站雨天停止工作的原因是電站直流線路漏電。

而之所以直流線路在漏電5分鐘后才被切斷，是因為由太陽能板發(fā)出的直流電通過逆變器轉(zhuǎn)化為交流電的周期是5分鐘。逆變器在轉(zhuǎn)換過程中發(fā)現(xiàn)漏電后，切斷了電站漏電的直流線路。

04

雨天太陽能電站的接地故障

正如上文提到的這座電站所發(fā)生的那樣，如果在雨天等空氣潮濕的天氣條件下或是漁光互補等安裝環(huán)境較為潮濕的電站發(fā)生漏電，說明電站系統(tǒng)中的組件、電纜或者逆變器帶電部件有絕緣損壞的地方。這種故障一般表現(xiàn)為逆變器報絕緣阻抗低，或者漏電保護(hù)開關(guān)跳閘。

當(dāng)電站系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣損壞等故障，絕緣值低于逆變器設(shè)定值，逆變器的絕緣故障和漏電流檢測就會啟動故障報警程序，直至逆變器停機。如果逆變器檢測系統(tǒng)出現(xiàn)問題，或者報警閥值調(diào)高，交流部分的漏電流保護(hù)開關(guān)就會動作。

電站接地故障不僅會導(dǎo)致電站無法并網(wǎng)影響發(fā)電量，嚴(yán)重的會導(dǎo)致整個發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備故障或人員傷亡。所以，光伏逆變器并網(wǎng)運行前需要檢測對地絕緣情況，防止觸電發(fā)生。


除了文中詳細(xì)介紹的直流部分絕緣阻抗過低，交流部分漏電的情況也會使電站發(fā)生接地故障。此外，設(shè)置時間越早的電站越容易發(fā)生這種故障，且目前所有類型的太陽能電池板都有可能發(fā)生這種問題，所以電站的日常檢修尤為重要。

而如果電站在施工完成并網(wǎng)之后的近半年內(nèi)頻發(fā)這一故障，主要與施工質(zhì)量關(guān)系較大，如在施工過程中逆變器直流進(jìn)線電纜不合格、絕緣性能低、人為導(dǎo)致的破損或者出現(xiàn)銜接端子未做好防護(hù)進(jìn)水，都有可能引起直流接地現(xiàn)象。所以，電站的絕緣故障問題一定程度上也能反映該電站的施工質(zhì)量。 

原標(biāo)題：雨天光伏電站的接地故障隱患