淺談光伏電站的運(yùn)維故障處理

摘 要：本文主要通過屋頂和地面兩個光伏電站近一年的運(yùn)維情況，淺析兩電站在平時運(yùn)維中需要注意的事項(xiàng)，并對電站中常見故障進(jìn)行分類、分析和總結(jié)，根據(jù)既有的經(jīng)驗(yàn)提出相應(yīng)故障的解決方案、方法，為今后電站的運(yùn)維管理、故障排查及后續(xù)擴(kuò)建電站提供參考。

關(guān)鍵詞：光伏電站；設(shè)備運(yùn)維；逆變器故障

中圖分類號：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）27-0048-02

1 光伏電站概況

光伏電站主要包括：光伏組件、組串式逆變器、匯流箱、交流配電裝置、開關(guān)站、后臺運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)等，其中屋頂光伏分布在距集控中心約12km以外的6家企業(yè)的屋頂上，地面光伏在廠區(qū)原預(yù)留擴(kuò)建端約390畝的地面上。設(shè)備多、分布廣，為便于集中運(yùn)維，設(shè)計將各子站、集電線路的數(shù)據(jù)通過光纖遠(yuǎn)程至集中控制室。其中逆變器及組串接線故障發(fā)生相對頻繁。

2 系統(tǒng)保護(hù)方案的局限性

雖然電站在設(shè)計及設(shè)備選型時充分考慮了系統(tǒng)保護(hù)方案，出現(xiàn)問題能自動切斷故障部分，通過運(yùn)維人員可以簡單的排除故障。但隨著電站運(yùn)行時間的長久，發(fā)電系統(tǒng)可能會陸續(xù)發(fā)生故障，如果系統(tǒng)中的故障未能得到及時、有效的排除，很可能會造成故障擴(kuò)大，嚴(yán)重時發(fā)生火災(zāi)等安全事故。

3 故障分類

3.1 光伏組件故障

3.1.1 組件的“隱裂”

電站委托西安熱工研究院于2017年12月進(jìn)行了屋頂光伏電站現(xiàn)場性能測試，按照抽檢比例隨機(jī)抽取了37塊組件進(jìn)行了EL圖像測試，測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)在樣本中有4塊組件EL圖像有缺陷，其中嚴(yán)重缺陷4塊，均為不同程度的隱裂。

通常造成組件隱裂的原因有外力、高溫、原材料3方面，具體是：①電池片在焊接、層壓、裝框或搬運(yùn)、安裝、施工等過程中受外力造成；②電池片在低溫下沒有經(jīng)過預(yù)熱在短時間內(nèi)突然受到高溫后出現(xiàn)膨脹造成隱裂現(xiàn)象；③原材料的缺陷[1]。

經(jīng)過與廠家、現(xiàn)場人員的深入溝通，分析隱裂主要原因?yàn)榛ㄆ诂F(xiàn)場交底不夠深入，安裝組件時施工人員經(jīng)常直接落腳在組件表面上或單人頭頂搬運(yùn)。

解決措施：①嚴(yán)格進(jìn)行EL檢測，對疑似組件進(jìn)行跟蹤，嚴(yán)防“熱斑”產(chǎn)生。③組件維護(hù)時避免踩踏中間。

3.1.2 組件連接的公母插頭短路、打火

如果組件的公母頭連接不牢固，下雨時雨水沿著組件連接線進(jìn)入插頭，導(dǎo)致線路短路，組件接頭發(fā)生打火，一方面公母頭打火可能導(dǎo)致火災(zāi)，另一方面由于線路短路，影響系統(tǒng)的發(fā)電量。

解決措施：①定期緊固組件連接的公母插頭；②盡量將接頭藏于組件背面，避免雨水淋到。

處理經(jīng)驗(yàn)：避開正午或陽光照射強(qiáng)時拔插公母頭，防止連接線公母頭拉弧。

3.1.3 檢查固定組件的螺絲是否有松動

組件固定螺栓松動，導(dǎo)致一塊組件被大風(fēng)吹飛，隨時有掉落的風(fēng)險。

解決措施：①舉一反三檢查并緊固所有組件固定螺栓；②檢查支架有無銹蝕，如有銹蝕，除銹刷漆。

3.2 逆變器故障

3.2.1 絕緣阻抗低

地面光伏電站半年來共處理缺陷18起，其中逆變器絕緣阻抗低故障11起，占61%。均為組串對地短路，主要原因?yàn)榈蛪弘娎|接頭絕緣不良，雨天或潮濕時發(fā)生短路。

解決措施：①加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)故障及時處理，避免影響發(fā)電量。②舉一反三，對電纜接頭進(jìn)行排查，不合格的重新做絕緣。

處理經(jīng)驗(yàn)：發(fā)現(xiàn)逆變器絕緣阻抗低時首先測量各組串低壓電纜對地電阻，確定故障點(diǎn)，再重新制作接頭。

3.2.2 逆變器組串異常告警

故障情況：2018年2月16日，運(yùn)維人員在監(jiān)盤時發(fā)現(xiàn)光伏電站#7變0203逆變器來PV4異常告警，點(diǎn)擊逆變器查看發(fā)現(xiàn)PV4組串電流明顯低于其他組串，其余數(shù)據(jù)均未發(fā)現(xiàn)異常。

原因分析：現(xiàn)場用鉗形表測量該組串電流確實(shí)偏低，說明該組串發(fā)電效率較低，影響發(fā)電效率的因素有太陽輻射量、組件安裝方式、組件功率衰減、組件串并聯(lián)匹配、遮擋等。同一陣列前兩個因素可以不用考慮，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)該陣列中組件均為295W組件，也排除了不匹配問題，現(xiàn)場觀察PV4組串大部分組件表面很黑，組件表面覆蓋了一層較厚的煤粉，因顏色較深不便區(qū)分，每日例行巡查時未能及時發(fā)現(xiàn)[2]。

處理結(jié)果：找到原因后，利用傍晚太陽輻照度低時將受污染組件沖洗干凈，第二天后臺檢測該組串電流與其他組串電流基本相同，故障排除。

處理經(jīng)驗(yàn)：發(fā)現(xiàn)組串電流偏低主要考慮是否有長期固定遮擋或組件是否老化，如有遮擋，及時移除遮擋物，若為組件損壞，及時更換新的組件。

3.3 匯流箱故障

故障情況：2018年5月8日，運(yùn)維人員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)光伏電站#14箱變0301、0302、0303、0304逆變器均停止發(fā)電，報電網(wǎng)電壓異常告警，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)變壓器低壓側(cè)總開關(guān)在脫扣狀態(tài)，4臺逆變器直流側(cè)開關(guān)、#3匯流箱內(nèi)空開均在閉合狀態(tài)。

處理經(jīng)過：因簡單排查未發(fā)現(xiàn)異常，拉開箱變低壓側(cè)總開關(guān)03后一段段排查故障，當(dāng)打開#3匯流箱蓋板后發(fā)現(xiàn)AC采集器電源線被擊穿，內(nèi)部有明顯的糊臭味。

處理結(jié)果：聯(lián)系廠家后更換新的AC采集器，測量絕緣等良好，送電后所有逆變器發(fā)電正常。

3.4 日電量異常故障

故障情況：通過對光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，天氣變化時光伏日發(fā)電量與上網(wǎng)電量數(shù)據(jù)異常，造成當(dāng)天的電站用電率忽高忽低。具體為天氣由晴變陰或雨（前日為晴天，當(dāng)日為陰或雨天）時段，出現(xiàn)光伏電站日統(tǒng)計發(fā)電量僅大于上網(wǎng)電量一點(diǎn)點(diǎn)或小于上網(wǎng)電量，站用電率過小或?yàn)樨?fù)數(shù)；天氣由陰或雨轉(zhuǎn)晴（前日為陰或雨天，當(dāng)日為晴天）時段，出現(xiàn)光伏電站日統(tǒng)計發(fā)電量大于上網(wǎng)電量過多，站用電率過高；連續(xù)晴天或連續(xù)陰、雨天時電量數(shù)據(jù)又正常。以4月13日～16日運(yùn)行數(shù)據(jù)為例，詳見表1。

處理經(jīng)過：通過表1可知，4月14日站用電率明顯過高，其余3d數(shù)據(jù)正常。4月14日～16日組織人員對發(fā)電量與上網(wǎng)電量數(shù)據(jù)進(jìn)行核對，4月14日～16日晚19時（逆變器日發(fā)電結(jié)束，進(jìn)入待機(jī)模式）左右監(jiān)控顯示當(dāng)日發(fā)電量，次日登陸數(shù)據(jù)采集器查看前日發(fā)電量一致，發(fā)現(xiàn)逆變器側(cè)發(fā)電量與數(shù)據(jù)采集器中數(shù)據(jù)同步，未出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失，發(fā)電量與上網(wǎng)電量數(shù)據(jù)未出現(xiàn)異常。4月19日又組織對#1集電線路電能關(guān)口終端表進(jìn)行了連續(xù)跟蹤查看。

處理結(jié)果：通過#1集電線路電能關(guān)口終端表數(shù)據(jù)可明顯看出，電能關(guān)口終端表數(shù)據(jù)不是實(shí)時值，存在不定時刷新現(xiàn)象，即刷新頻率不固定。反觀監(jiān)控數(shù)據(jù)，數(shù)采中顯示發(fā)電量呈現(xiàn)連續(xù)性增加，為實(shí)時數(shù)據(jù)。由于電表倍率為8000，即變動0.01個單位就表示80kW·h電量，以4月19日14：17為例，刷新前與刷新后有0.15個單位的差別，乘以相應(yīng)倍率即為1200kW·h電量，3條線路就有3600kW·h電量差異。雖然每日定點(diǎn)16h左右現(xiàn)場抄錄電能關(guān)口終端表，但由于并非實(shí)時值，如遇上網(wǎng)電量數(shù)據(jù)未刷新則可能出現(xiàn)發(fā)電量大于上網(wǎng)電量很多，如遇上網(wǎng)電量數(shù)據(jù)剛好刷新，則可能出現(xiàn)發(fā)電量小于上網(wǎng)電量或正常。

4 結(jié)束語

綜上所述，文章對光伏電站常見故障進(jìn)行分類總結(jié)、分析原因并給出相應(yīng)的故障解決方案。在今后的運(yùn)維管理工作中，將會持續(xù)加大跟蹤，繼續(xù)對更多的故障案例進(jìn)行收集、整理、分析和總結(jié)，為即將擴(kuò)建的屋頂光伏電站和后期的日常運(yùn)行維護(hù)提供更全面的參考。

參考文獻(xiàn)

[1]李瑞生，周逢權(quán).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]袁冠軍，李 兵.淺析某企業(yè)廠區(qū)內(nèi)光伏電站的運(yùn)維[J].中國科技縱橫，2016（09）：149～150.

收稿日期：2018-8-1

作者簡介：鄒 鵬（1984-），男，湖南岳陽人，大專，從事光伏運(yùn)維工作。

張 磊（1987-），男，江蘇南京人，大專，從事光伏運(yùn)維工作。