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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