张新颖
(保定天威集团特变电气有限公司,河北保定071051)
【摘 要】光伏电站电气系统主要包括光伏组件、汇流箱、逆变器、升压变、集电线路、低压配电装置、主变压器、高压配电装置、无功补偿等部分,光伏电站在进行电气设计时,主要考虑4个方面:光伏发电单元与升压变的连接、光伏电站集电线路接线方式、升压站的电气主接线方式、站用电接线设计。论文介绍了光伏发电运行常见故障,分析其原因,并提出解决方案,以供参考。
【关键词】光伏发电;升压变压器;故障
【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2017.04.129
光伏发电,就是将单独的电池板串接成光伏组件,组件并列通过汇流箱形成光伏阵列,太阳能通过太阳能电池组成的光伏阵列转换成直流电,经过三相逆变(DC-AC)转换成三相交流电,再通过升压变压器转换成符合公共电网要求的交流电,并直接接入公共电网,供公共电网用电设备使用和远程调配[1]。
2.1 升压站运行故障
升压站运行故障,主要划分为输电线路故障、母线故障、变压器故障、高压开关及附属设备故障、继电保护装置故障等[2]。
2.2 光伏区运行常见故障
光伏区运行故障,最常见原因为施工安装过程不规范造成电池板、组串、汇流箱故障、逆变器安装、调试不到位引发的故障以及升压变附属设备故障、人员巡查不到位,未能及时发现隐患形成的故障。
2.3 通讯及自动化故障
通讯及自动化故障则可能暂时没有影响到设备的发电运行,但给运行分析和发现设备缺陷及消除造成不利影响,以及造成设备无法远程操作,留下了安全生产隐患,如果不加重视,将会引发事故扩大。
2.4 地域及环境引发故障
地域及环境引发故障,主要表现在,软土地基引起沉降,导致设备变形,难以操作,安全距离不够引发电气接地、短路。盐雾对电气设备的腐蚀,以及水汽蒸发造成设备封堵脱落,绝缘下降,小动物进入电气设备造成短路故障等。
从理论来讲,各类事故和较大故障应该是能够杜绝发生的,但实际运行中电力安全生产事故时有发生,各类设备故障或缺陷都很常见。
1)在设计之初,尤其是初期光伏,存在先天性缺陷。由于光伏发电流程的简单直观,光伏发电的建设呈蜂拥而上之势,没有完善的经验可供借鉴。
2)因为需要抢工期,对施工队伍的技术管理无法严格管控,造成施工工艺及规范达不到要求,给后期运行留下了隐患。
3)没有成熟的运行检验,对设备供货单位无法进行质量鉴别。造成运行过程中设备可靠性差,故障率高。
4)人员的素质跟不上发展的要求,光伏的运维人员,大多是新进员工,完全处于边干边学的状态,有些企业是由一两个火电的老员工,通过以老带新的方式培养新员工的运行分析能力、发现异常的能力、消缺的能力和事故处理能力不足。
光伏电站常见运行故障的技术解决方案:(1)从源头抓起,在设计之初,就要做出符合现场实际特点,完善细致,科学优化的设计方案;(2)要加强全过程基建管理,严把资质审查关,狠抓工艺质量与规范;(3)严把设备准入关,将质量不合格的设备拒之门外;(4)加强人员责任心教育与技术能力培养。有这4点,可以有效降低常见故障发生的几率。
4.1 升压站常见故障及处理
升压站故障属于通用电气故障范围,无论哪种发电类型的企业,处理的原则和主要方法是一样的。尤其是母线失电和线路跳闸,对于单母单回的升压站,即意味着全场停电。对光伏而言,所有逆变器孤岛保护应启动,逆变器停运。运行值班人员所需做的是:(1)确保厂用电,检查备用电源的投入情况,保证直流和通讯系统的正常工作;(2)检查保护动作情况,确定保护动作类型,分析可能的故障情况;(3)检查一次系统,找出故障点,协同调度,做好安全措施进行消缺处理,尽快恢复运行。
4.2 光伏区常见故障及原因
光伏区运行常见故障的引发原因,主要是以下几个方面。
1)基建过程中,电池板安装接线不牢固,甚至有些接头未用专用接头,汇流箱内螺丝未紧固,封堵不完全或质量太差等。
2)设备安装调试不认真,不到位,特别是逆变器、升压变,安装、接线、调试是不同人员,相互的配合,如果没有统一协调,各行其是,运行中的各种故障就会频发。
3)地域环境特点,造成的故障,比如,沿海滩涂的盐雾环境,极易造成设备的腐蚀,电缆及绝缘子的污闪,引起绝缘下降,设备短路。
4)长期运行引起故障,主要表现在设备运行中转动部分、震动等引起的设备松动、端子松动等,在光伏里一般是变压器、逆变器散热风扇故障,箱变网门闭锁限位松脱,汇流箱紧固螺丝松动、端子排松动等。
4.3 光伏运行常见故障的预防
无论是升压站或光伏区设备故障,在光伏运行中都属于电气设备故障。对于电气设备故障及事故的预防:(1)要落实基建为生产服务的要求,在建设过程中确保质量,不留隐患交付生产;(2)在运行中,积极落实技术监督要求,根据现场特点,超前防范;(3)加强员工责任心的教育及分析问题能力的培养。
4.4 光伏运行常见故障的现象及处理
光伏场区运行设备调试试运正常以后,最不易察觉的故障,一般发生在电池板至汇流箱。而这类往往一开始也没有明显故障现象出现,但是电量在不断损失。最简单有效的办法,就是钳形电流表,对每一组串运行电流进行测量,找出故障组串,进一步查看,是熔断器问题还是电池板故障,或是组串连接线破损等问题,及时处理。
4.4.1 汇流箱故障
汇流箱常见故障,主要是封堵脱落、通讯模块故障和端子、螺丝松动引起接地发热甚至起火。
现场主要的处理方法,就是巡查,一般在“春检”工作中对封堵进行修复,对每一汇流箱端子螺丝复紧一遍,基本能保证一个夏季,发热情况得到有效好转。
4.4.2 逆变器故障
逆变器故障,一般直接表现是停运,或不能自启。多发生于投运初期。经过磨合期后,发生此类现象,大多为散热故障,超温引起,也有一些属于附件损坏或软件故障。
逆变器故障的预防与处理,主要在于日常对滤网的清洁,保持散热量,以及加强对散热风扇的检查,发现异常及时修复更换。4.4.3升压变压器故障
变压器的技术已很成熟,特别是干式变压器,正常情况下,故障率极低。常见故障类型为封堵不严,导致小动物进入、散热风扇故障和本体安全网门闭锁松动。但是,在沿海地区和渔光互补项目中,升压变高压开关电缆头、电缆、避雷器是重点检查项目,易发故障,一旦故障发生,将导致整条集电线路无法运行。
对于升压变故障的预防与处理,依然在于日常巡查到位及技术监督工作及时开展,防患于未然。
【参考文献】
【1】李瑞生.地面光伏发电系统及应用[M].北京:中国电力出版社,2011.
【2】李钟实.太阳能光伏发电系统设计施工与维护[M].北京:人民邮电出版社,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
【中图分类号】TM 615;TM 4
【文献标志码】A
【文章编号】1007-9467(2017)04-0063-02
【收稿日期】2016-12-21
【作者简介】张新颖(1973~),女,河北保定人,工程师,从事光伏、风电等电气成套设备的设计与研究。
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