淺談光伏發(fā)電升壓變壓器的運(yùn)行方式

張新穎

（保定天威集團(tuán)特變電氣有限公司，河北保定071051）

【摘 要】光伏電站電氣系統(tǒng)主要包括光伏組件、匯流箱、逆變器、升壓變、集電線路、低壓配電裝置、主變壓器、高壓配電裝置、無功補(bǔ)償?shù)炔糠?，光伏電站在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮4個(gè)方面：光伏發(fā)電單元與升壓變的連接、光伏電站集電線路接線方式、升壓站的電氣主接線方式、站用電接線設(shè)計(jì)。論文介紹了光伏發(fā)電運(yùn)行常見故障，分析其原因，并提出解決方案，以供參考。

【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電；升壓變壓器;故障

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2017.04.129

1 光伏發(fā)電流程簡述

光伏發(fā)電，就是將單獨(dú)的電池板串接成光伏組件，組件并列通過匯流箱形成光伏陣列，太陽能通過太陽能電池組成的光伏陣列轉(zhuǎn)換成直流電，經(jīng)過三相逆變（DC-AC）轉(zhuǎn)換成三相交流電，再通過升壓變壓器轉(zhuǎn)換成符合公共電網(wǎng)要求的交流電，并直接接入公共電網(wǎng)，供公共電網(wǎng)用電設(shè)備使用和遠(yuǎn)程調(diào)配[1]。

2 光伏發(fā)電運(yùn)行常見故障分類

2.1 升壓站運(yùn)行故障

升壓站運(yùn)行故障，主要?jiǎng)澐譃檩旊娋€路故障、母線故障、變壓器故障、高壓開關(guān)及附屬設(shè)備故障、繼電保護(hù)裝置故障等[2]。

2.2 光伏區(qū)運(yùn)行常見故障

光伏區(qū)運(yùn)行故障，最常見原因?yàn)槭┕ぐ惭b過程不規(guī)范造成電池板、組串、匯流箱故障、逆變器安裝、調(diào)試不到位引發(fā)的故障以及升壓變附屬設(shè)備故障、人員巡查不到位，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患形成的故障。

2.3 通訊及自動(dòng)化故障

通訊及自動(dòng)化故障則可能暫時(shí)沒有影響到設(shè)備的發(fā)電運(yùn)行，但給運(yùn)行分析和發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷及消除造成不利影響，以及造成設(shè)備無法遠(yuǎn)程操作，留下了安全生產(chǎn)隱患，如果不加重視，將會引發(fā)事故擴(kuò)大。

2.4 地域及環(huán)境引發(fā)故障

地域及環(huán)境引發(fā)故障，主要表現(xiàn)在，軟土地基引起沉降，導(dǎo)致設(shè)備變形，難以操作，安全距離不夠引發(fā)電氣接地、短路。鹽霧對電氣設(shè)備的腐蝕，以及水汽蒸發(fā)造成設(shè)備封堵脫落，絕緣下降，小動(dòng)物進(jìn)入電氣設(shè)備造成短路故障等。

3 常見故障發(fā)生原因分析

從理論來講，各類事故和較大故障應(yīng)該是能夠杜絕發(fā)生的，但實(shí)際運(yùn)行中電力安全生產(chǎn)事故時(shí)有發(fā)生，各類設(shè)備故障或缺陷都很常見。

1）在設(shè)計(jì)之初，尤其是初期光伏，存在先天性缺陷。由于光伏發(fā)電流程的簡單直觀，光伏發(fā)電的建設(shè)呈蜂擁而上之勢，沒有完善的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。

2）因?yàn)樾枰獡尮て冢瑢κ┕り?duì)伍的技術(shù)管理無法嚴(yán)格管控，造成施工工藝及規(guī)范達(dá)不到要求，給后期運(yùn)行留下了隱患。

3）沒有成熟的運(yùn)行檢驗(yàn)，對設(shè)備供貨單位無法進(jìn)行質(zhì)量鑒別。造成運(yùn)行過程中設(shè)備可靠性差，故障率高。

4）人員的素質(zhì)跟不上發(fā)展的要求，光伏的運(yùn)維人員，大多是新進(jìn)員工，完全處于邊干邊學(xué)的狀態(tài)，有些企業(yè)是由一兩個(gè)火電的老員工，通過以老帶新的方式培養(yǎng)新員工的運(yùn)行分析能力、發(fā)現(xiàn)異常的能力、消缺的能力和事故處理能力不足。

4 解決方案

光伏電站常見運(yùn)行故障的技術(shù)解決方案：（1）從源頭抓起，在設(shè)計(jì)之初，就要做出符合現(xiàn)場實(shí)際特點(diǎn)，完善細(xì)致，科學(xué)優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案；（2）要加強(qiáng)全過程基建管理，嚴(yán)把資質(zhì)審查關(guān)，狠抓工藝質(zhì)量與規(guī)范；（3）嚴(yán)把設(shè)備準(zhǔn)入關(guān)，將質(zhì)量不合格的設(shè)備拒之門外；（4）加強(qiáng)人員責(zé)任心教育與技術(shù)能力培養(yǎng)。有這4點(diǎn)，可以有效降低常見故障發(fā)生的幾率。

4.1 升壓站常見故障及處理

升壓站故障屬于通用電氣故障范圍，無論哪種發(fā)電類型的企業(yè)，處理的原則和主要方法是一樣的。尤其是母線失電和線路跳閘，對于單母單回的升壓站，即意味著全場停電。對光伏而言，所有逆變器孤島保護(hù)應(yīng)啟動(dòng)，逆變器停運(yùn)。運(yùn)行值班人員所需做的是：（1）確保廠用電，檢查備用電源的投入情況，保證直流和通訊系統(tǒng)的正常工作；（2）檢查保護(hù)動(dòng)作情況，確定保護(hù)動(dòng)作類型，分析可能的故障情況；（3）檢查一次系統(tǒng)，找出故障點(diǎn)，協(xié)同調(diào)度，做好安全措施進(jìn)行消缺處理，盡快恢復(fù)運(yùn)行。

4.2 光伏區(qū)常見故障及原因

光伏區(qū)運(yùn)行常見故障的引發(fā)原因，主要是以下幾個(gè)方面。

1）基建過程中，電池板安裝接線不牢固，甚至有些接頭未用專用接頭，匯流箱內(nèi)螺絲未緊固，封堵不完全或質(zhì)量太差等。

2）設(shè)備安裝調(diào)試不認(rèn)真，不到位，特別是逆變器、升壓變，安裝、接線、調(diào)試是不同人員，相互的配合，如果沒有統(tǒng)一協(xié)調(diào)，各行其是，運(yùn)行中的各種故障就會頻發(fā)。

3）地域環(huán)境特點(diǎn)，造成的故障，比如，沿海灘涂的鹽霧環(huán)境，極易造成設(shè)備的腐蝕，電纜及絕緣子的污閃，引起絕緣下降，設(shè)備短路。

4）長期運(yùn)行引起故障，主要表現(xiàn)在設(shè)備運(yùn)行中轉(zhuǎn)動(dòng)部分、震動(dòng)等引起的設(shè)備松動(dòng)、端子松動(dòng)等，在光伏里一般是變壓器、逆變器散熱風(fēng)扇故障，箱變網(wǎng)門閉鎖限位松脫，匯流箱緊固螺絲松動(dòng)、端子排松動(dòng)等。

4.3 光伏運(yùn)行常見故障的預(yù)防

無論是升壓站或光伏區(qū)設(shè)備故障，在光伏運(yùn)行中都屬于電氣設(shè)備故障。對于電氣設(shè)備故障及事故的預(yù)防：（1）要落實(shí)基建為生產(chǎn)服務(wù)的要求，在建設(shè)過程中確保質(zhì)量，不留隱患交付生產(chǎn)；（2）在運(yùn)行中，積極落實(shí)技術(shù)監(jiān)督要求，根據(jù)現(xiàn)場特點(diǎn)，超前防范；（3）加強(qiáng)員工責(zé)任心的教育及分析問題能力的培養(yǎng)。

4.4 光伏運(yùn)行常見故障的現(xiàn)象及處理

光伏場區(qū)運(yùn)行設(shè)備調(diào)試試運(yùn)正常以后，最不易察覺的故障，一般發(fā)生在電池板至匯流箱。而這類往往一開始也沒有明顯故障現(xiàn)象出現(xiàn)，但是電量在不斷損失。最簡單有效的辦法，就是鉗形電流表，對每一組串運(yùn)行電流進(jìn)行測量，找出故障組串，進(jìn)一步查看，是熔斷器問題還是電池板故障，或是組串連接線破損等問題，及時(shí)處理。

4.4.1 匯流箱故障

匯流箱常見故障，主要是封堵脫落、通訊模塊故障和端子、螺絲松動(dòng)引起接地發(fā)熱甚至起火。

現(xiàn)場主要的處理方法，就是巡查，一般在“春檢”工作中對封堵進(jìn)行修復(fù)，對每一匯流箱端子螺絲復(fù)緊一遍，基本能保證一個(gè)夏季，發(fā)熱情況得到有效好轉(zhuǎn)。

4.4.2 逆變器故障

逆變器故障，一般直接表現(xiàn)是停運(yùn)，或不能自啟。多發(fā)生于投運(yùn)初期。經(jīng)過磨合期后，發(fā)生此類現(xiàn)象，大多為散熱故障，超溫引起，也有一些屬于附件損壞或軟件故障。

逆變器故障的預(yù)防與處理，主要在于日常對濾網(wǎng)的清潔，保持散熱量，以及加強(qiáng)對散熱風(fēng)扇的檢查，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)修復(fù)更換。4.4.3升壓變壓器故障

變壓器的技術(shù)已很成熟，特別是干式變壓器，正常情況下，故障率極低。常見故障類型為封堵不嚴(yán)，導(dǎo)致小動(dòng)物進(jìn)入、散熱風(fēng)扇故障和本體安全網(wǎng)門閉鎖松動(dòng)。但是，在沿海地區(qū)和漁光互補(bǔ)項(xiàng)目中，升壓變高壓開關(guān)電纜頭、電纜、避雷器是重點(diǎn)檢查項(xiàng)目，易發(fā)故障，一旦故障發(fā)生，將導(dǎo)致整條集電線路無法運(yùn)行。

對于升壓變故障的預(yù)防與處理，依然在于日常巡查到位及技術(shù)監(jiān)督工作及時(shí)開展，防患于未然。

【參考文獻(xiàn)】

【1】李瑞生.地面光伏發(fā)電系統(tǒng)及應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2011.

【2】李鐘實(shí).太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工與維護(hù)[M].北京：人民郵電出版社，2010.

Introduction to the Photovoltaic Power Generation Step-Up Transformer Operation Mode

ZHANG Xin-ying
(Baoding Tianwei Group Change Especially Electric Co.Ltd.,Baoding 071051,China)

【Abstract】The electrical system of photovoltaic power plant including photovoltaic modules,junction box,inverter,step-up transformer, integrated circuit,main transformer,low voltage power distribution equipment,high voltage distribution device,reactive power compensation deviceetc.photovoltaic power plants in the electrical design,mainly consider four aspects:connected photovoltaic power generation unit and step-up transformer,photovoltaic power plant set wiring circuit,step-up substation main electrical wiring,electrical grounding station.Paper introduces the common faults in photovoltaic power generation operation,and analyzes the reasons,puts forward the solution methods,for reference.

【Keywords】photovoltaic power generation；set-up transformer；fault

【中圖分類號】TM 615；TM 4

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【文章編號】1007-9467（2017）04-0063-02

【收稿日期】2016-12-21

【作者簡介】張新穎（1973～），女，河北保定人，工程師，從事光伏、風(fēng)電等電氣成套設(shè)備的設(shè)計(jì)與研究。