模塊5光伏電站缺陷處理 任務(wù)5.9光伏電站防雷接地常見故障處理一、雷電入侵的途徑和損害機(jī)理如圖5-9-1所示，雷擊主要通過以下幾種方式造成危害：（1）直擊雷。雷電直接擊在建筑物、其它物體、大地或防雷裝置上產(chǎn)生電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。雷電的反擊會造成火災(zāi)和人身傷亡。接地極通過的強(qiáng)大雷電流瞬時(shí)入地產(chǎn)生的高電位、跨步電壓和接觸電壓對人的危害。一、雷電入侵的途徑和損害機(jī)理如圖5-9-1所示，雷擊主要通過以下幾種方式造成危害：（2）線路中雷電波的入侵。電源、信號傳輸線遭受直接雷擊或與設(shè)備相連的線路附近遭受雷擊時(shí)感應(yīng)在線路上的雷電波經(jīng)線路侵入設(shè)備。一、雷電入侵的途徑和損害機(jī)理如圖5-9-1所示，雷擊主要通過以下幾種方式造成危害：（3）雷電感應(yīng)雷電放電時(shí)在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)它可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花放電使電子設(shè)備損壞。這種雷電放電可以發(fā)生在雷擊于保護(hù)設(shè)備或線路的附近或發(fā)生在雷云與雷云之間的放電現(xiàn)象。雷電放電過程中會在電源線和信號傳輸線上感應(yīng)出過電壓使線路及其兩端的設(shè)備損壞。一、雷電入侵的途徑和損害機(jī)理如圖5-9-1所示，雷擊主要通過以下幾種方式造成危害：（4）電力系統(tǒng)操作過電壓。電源開關(guān)的正常操作、接地或斷線操作時(shí)，會使系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)突然發(fā)生變化，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部電感元件和電容元件之間電磁能量相互轉(zhuǎn)換產(chǎn)生過電壓。雖然操作過電壓與雷電沒有直接關(guān)系，但是此操作過電壓經(jīng)常進(jìn)行合閘與分閘，會產(chǎn)生較高的過電壓同樣會使計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備損壞。一、雷電入侵的途徑和損害機(jī)理如圖5-9-1所示，雷擊主要通過以下幾種方式造成危害：無論是建設(shè)在開闊平原上的常規(guī)性光伏電站，還是建立在地勢條件相對復(fù)雜的山地光伏電站，接地都具有十分重要的意義。接地可以將雷擊產(chǎn)生的電流引入大地，從而保護(hù)光伏電站的電氣設(shè)備以及建筑物，同時(shí)也能保護(hù)工作人員的人身安全。二、光伏電站防雷接地設(shè)計(jì)一般而言，光伏電站的雷電危害主要有直擊雷、雷擊感應(yīng)過電壓、地電位反擊和靜電感應(yīng)這幾種。由于光伏方陣一般比較低，靜電感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓危害比較小，一般情況下可以忽略。主要針對直擊雷、雷擊感應(yīng)過電壓和地電位反擊介紹光伏方陣場的防雷和接地設(shè)計(jì)。二、光伏電站防雷接地設(shè)計(jì)1防直接雷光伏電站一般占地面積較大，且光伏組件邊框和支架均為導(dǎo)電性能良好的金屬材料，容易遭受直接雷擊破壞。直接雷防護(hù)主要采取避雷針、帶、線。但是在光伏電站布置上述裝置會對附近光伏方陣造成遮擋從而影響發(fā)電量，所以一般不采用。在實(shí)際工程中，一般用光伏組件金屬框架或支架作為接閃器。光伏組件金屬框架或支架應(yīng)接地良好，能承受預(yù)期雷電流所產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)。金屬邊框或支架作為接閃器二、光伏電站防雷接地設(shè)計(jì)2防感應(yīng)雷感應(yīng)雷對光伏設(shè)備的影響主要有以下兩個(gè)方面：對光伏組件的影響和對匯流箱及后續(xù)設(shè)備的影響。（1）對光伏組件的影響。由于光伏組件離匯流箱較遠(yuǎn)，因此安裝在匯流箱內(nèi)的防雷器不一定能保護(hù)到光伏組件。因此，需要分析在沒有防雷器保護(hù)的情況下，光伏組件是否能承受感應(yīng)雷的過電壓影響。由于光伏組件的實(shí)際耐受電壓水平受串聯(lián)的晶硅電池和旁路二極管耐壓水平限制，一般超過2000V；雷擊點(diǎn)距離邊框0.5m以上產(chǎn)生的雷擊感應(yīng)電壓一般不會對光伏組件產(chǎn)生直接的感應(yīng)電壓損害；而更遠(yuǎn)處產(chǎn)生的感應(yīng)電壓則隨著距離增大而進(jìn)一步降低，其感應(yīng)電壓影響可以忽略不計(jì)。二、光伏電站防雷接地設(shè)計(jì)2防感應(yīng)雷感應(yīng)雷對光伏設(shè)備的影響主要有以下兩個(gè)方面：對光伏組件的影響和對匯流箱及后續(xù)設(shè)備的影響。（2）光伏組串產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓。由于雷擊產(chǎn)生的過電壓與導(dǎo)體閉合形成的面積成正比，因此在電纜敷設(shè)時(shí)，要盡量使得組串至逆變器的回路面積減小，如圖（a）所示，并且盡量利用支架導(dǎo)軌以及穿鋼管敷設(shè)等形成保護(hù)和屏蔽，禁止出現(xiàn)圖（b）所示的情形。（a）組串至逆變器的導(dǎo)線形成了較大的回路(b)組串至逆變器的導(dǎo)線形成了較小的回路感應(yīng)雷造成的光伏組串過電壓可能對匯流箱內(nèi)的電氣設(shè)備造成損害，因此在匯流箱內(nèi)安裝有防雷器以限制正、負(fù)極母線對地的過電壓。三、光伏電站防雷接地常見故障1.避雷器受潮避雷器受潮引起泄露電流增加或內(nèi)部閃絡(luò)事故。避雷器受潮的主要原因是密封不良或組裝避雷器過程中帶進(jìn)水分。在運(yùn)行電壓和環(huán)境溫度的作用下，閥片內(nèi)水分蒸干于閥片外側(cè)和瓷套內(nèi)壁，引起沿面閃絡(luò)。三、光伏電站防雷接地常見故障1.避雷器受潮造成避雷器受潮的可能原因還有以下幾點(diǎn)：（1）頂部的緊固螺母松動(dòng)，引起漏水或瓷套頂部密封用螺栓的墊圈未焊死，在密封墊圈老化開裂后，潮氣和水分沿螺釘縫滲入內(nèi)腔。??（2）底部密封試驗(yàn)的小孔未焊牢、堵死。??（3）瓷套破裂，有砂眼，裙邊膠合處有裂縫等易于進(jìn)入潮氣及水分。??（4）橡膠墊圈使用日久，老化變脆而開裂，失去密封作用。??（5）底部壓緊用的扇形鐵片未塞緊，使底板松動(dòng)，底部密封橡膠墊圈位置不正，造成空隙而滲入潮氣。?（6）瓷套與法蘭膠合處不平整或瓷套有裂紋。三、光伏電站防雷接地常見故障2.氧化鋅避雷器電壓分布不均，導(dǎo)致電阻片老化有些生產(chǎn)廠家雖然采用加均壓電容和均壓環(huán)來均勻整體電位分布，但因?yàn)樵O(shè)計(jì)中缺乏正確的計(jì)算和驗(yàn)證，仍有可能因電位分布不均導(dǎo)致避雷器部分閥片老化而退出運(yùn)行。三、光伏電站防雷接地常見故障3.避雷器運(yùn)行中爆炸避雷器運(yùn)行過程中發(fā)生爆炸的事故是經(jīng)常發(fā)生的，爆炸的原因可能由系統(tǒng)原因引起，也可能由避雷器本身的原因引起。主要有以下幾點(diǎn):??（1）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，如果發(fā)生單相接地，那么非故障相對地電壓就會升高到線電壓，這樣即使避雷器所承受的電壓小于其工頻放電電壓,但在持續(xù)時(shí)間較長的過電壓作用下,可能會引起爆炸。?（2）由于電力系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振過電壓使避雷器放電，從而燒壞其內(nèi)部元件而引起爆炸。三、光伏電站防雷接地常見故障3.避雷器運(yùn)行中爆炸避雷器運(yùn)行過程中發(fā)生爆炸的事故是經(jīng)常發(fā)生的，爆炸的原因可能由系統(tǒng)原因引起，也可能由避雷器本身的原因引起。主要有以下幾點(diǎn):??（3）線路受雷擊時(shí)，避雷器正常動(dòng)作。由于本身火花間隙滅弧性能差，當(dāng)間隙承受不住恢復(fù)電壓而擊穿時(shí)，使電弧重燃，工頻續(xù)流將再度出現(xiàn)，重燃閥片燒壞電阻，引起避雷器爆炸；或由于避雷器閥片電阻不合格，殘壓雖然降低，但續(xù)流卻增大，間隙不能滅弧而引起爆炸。??（4）由于避雷器密封墊圈與水泥接合處松動(dòng)或有裂紋，密封不良而引起爆炸。三、光伏電站防雷接地常見故障4.電壓互感器保險(xiǎn)熔斷（1）當(dāng)電壓互感器高壓保險(xiǎn)熔斷時(shí)，受電壓二次回路的負(fù)載影響，熔斷相電壓降低，但不為零，此時(shí)其他兩相電壓應(yīng)保持為正常相電壓或稍低。同時(shí)由于斷相出現(xiàn)在互感器高壓側(cè)，互感器低壓側(cè)會出現(xiàn)零序電壓，其大小如果高于接地信號定值，就會發(fā)出接地信號。?三、光伏電站防雷接地常見故障4.電壓互感器保險(xiǎn)熔斷（2）當(dāng)電壓互感器低壓保險(xiǎn)熔斷時(shí)，在二次側(cè)的反應(yīng)和高壓保險(xiǎn)基本類似，但是由于保險(xiǎn)熔斷發(fā)生在低壓側(cè)，影響的將只是某一個(gè)繞組的電壓，不會出現(xiàn)零序電壓。在這種情況下，中央信號報(bào)警“電壓互感器斷線”，熔斷相電壓為零，另兩相電壓正常，可以確認(rèn)為該低壓保險(xiǎn)熔斷，否則，判斷為互感器高壓保險(xiǎn)熔斷。三、光伏電站防雷接地常見故障5.虛假接地信號用變壓器對空載母線充電時(shí)開關(guān)三相合閘不同期，三相對地電容不平衡，使中性點(diǎn)位移，三相電壓不對稱，也會報(bào)接地。這種情況只在操作時(shí)發(fā)生，只要檢查母線及配電設(shè)備，若無異常，即可判定屬于虛假接地信號。三、光伏電站防雷接地常見故障6.線路接地故障線路發(fā)生接地，是電網(wǎng)中常見的非正常運(yùn)行狀態(tài)，沿線桿塔、橫擔(dān)、絕緣子、避雷器等設(shè)備，線路兩旁樹枝，落小物體等都容易引起系統(tǒng)接地，尤其大風(fēng)和雷雨天氣，接地現(xiàn)象更是頻繁發(fā)生。三、光伏電站防雷接地常見故障當(dāng)線路一相斷線并單相接地時(shí)，雖引起三相電壓不平衡，但接地后電壓值不改變。單相接地分為金屬性接地和非金屬性接地。?（1）金屬性接地：線路斷線，電源側(cè)直接接地，易造成金屬性接地。發(fā)生金屬性接地時(shí)，故障相電壓為零或接近于零,非故障相電壓上升為線電壓或接近于線電壓，且完全接地時(shí)，電壓表顯示無擺動(dòng)。有的變電所有“小電流接地巡檢裝置”，根據(jù)接地時(shí)產(chǎn)生零序電流，能判斷出接地的線路。?（2）非金屬性接地：不完全接地時(shí)，故障相電壓降低，低于相電壓，非故障相電壓升高，大于相電壓，低于線電壓，且間歇接地時(shí)，電壓表顯示不停的擺動(dòng)。四、任務(wù)實(shí)施案例11.故障簡述：2月5日東鄉(xiāng)電站2A、12A逆變器報(bào)絕緣阻抗低故障；2月6日11A逆變器報(bào)絕緣阻抗低故障；經(jīng)檢查，故障點(diǎn)均為組串至匯流箱之間的光伏電纜的支路絕緣故障。（本站暫未接入集控平臺，信息來源于站端日報(bào)反饋）停運(yùn)光伏區(qū)號原因開始停機(jī)日期累計(jì)停機(jī)時(shí)間（h）累計(jì)損失電量（kWh）實(shí)際恢復(fù)時(shí)間跟進(jìn)情況2區(qū)7#匯流箱第12支路對地絕緣阻值低2018/2/58:002003272018年2月19日已處理，施工方更換電纜，現(xiàn)已恢復(fù)正常并投運(yùn)12區(qū)5#匯流箱第12支路對地絕緣阻值低2018/2/58:002004592018年2月19日已處理，施工方更換電纜，現(xiàn)已恢復(fù)正常并投運(yùn)11區(qū)4#匯流箱第2支路對地絕緣阻值低2018/2/68:001763012018年2月19日已處理，施工方更換電纜，現(xiàn)已恢復(fù)正常并投運(yùn)四、任務(wù)實(shí)施案例12.故障分析：（1）本站光伏電纜設(shè)計(jì)為直埋，埋地深度80公分，電纜絕緣材料為聚烯烴，對惡劣環(huán)境有較強(qiáng)的耐受能力，沒有較大外力和機(jī)械損傷風(fēng)險(xiǎn)的地方可以埋地敷設(shè)?，F(xiàn)場可設(shè)計(jì)為直埋敷設(shè)方式；（2）現(xiàn)場目前處于并網(wǎng)初期，工程消缺階段。據(jù)站端和施工方反饋，前期由于施工把關(guān)不夠嚴(yán)格，部分光伏電纜敷設(shè)時(shí)中間有接頭，導(dǎo)致對地絕緣過低情況，發(fā)生類似的故障（本次直接更換，未挖出電纜進(jìn)行分析）；（3）查看天氣可知，故障發(fā)生前連續(xù)陰雨，環(huán)境濕度大，當(dāng)天氣轉(zhuǎn)晴時(shí)，電流增加，暴露出絕緣存在隱患的支路。四、任務(wù)實(shí)施案例12.故障分析：四、任務(wù)實(shí)施案例13總結(jié)：（1）站端反