光伏电站两种常见故障的解决方法

　　摘要：光伏电站是国家鼓励投资的一项低碳发电项目，符合节能环保的要求。当前我国投资光伏电站的人逐渐增多，光伏电站故障事件会经常发生，因此要重视光伏电站的后期维护工作。文章阐述了光伏电站在日常运行中常见的两种故障，并探讨具体的解决方案，希望可以为项目相关人员提供参考。

　　光伏电站是在用户场地或者附近运行的光伏发电设施，主要是用户自发自用，将多余的电量用于上网，同时可以调节配电网系统，促使配电网保持平衡状态，其运营模式是自发自用、就近消化、调节电网。电网企业通过先进的技术加强电网运行管理，为光伏发电运行提供可靠支撑，确保用户用电安全。

　　1　光伏概述

　　1.1　光伏简介

　　光伏，又称光生伏特效应，借助半导体的光生伏特效应把光能转化成电能的技术发电。在日常生活中比较常见，通常指的是由太阳能转变为电能，也就是太阳能光伏。光伏发电原理是利用光伏效应，使太阳能转换为电能，二者之间的转换装置是太阳能电池。当太阳光照射到半导体p-n 结上，在该结内建电厂的影响下，空穴从n 区到p 区，电子从片区到n 区，电路接通之后产生电流。

　　1.2　我国光伏发展历程

　　我国于1958 年研制出首块硅单晶，1975 年宁波、开封相继成立太阳能电池厂，太阳能电池得到了现实应用。1998 年，我国政府逐渐重视太阳能发电，建立了第一个硅晶电池应用示范项目，自此中国太阳能产业发展起来。直到2007 年，我国成为世界上生产太阳能电池最多的国家，太阳能电池产量达到了1088MW，成为世界上第一光伏电池生产国家。 2016 年9 月，我国成为全球光伏发电装机容量最大的国家，当时的累计装机容量达到7075 万kW。自1958 年至今已经六十多年，我国已经成为光伏大国。

　　我国光伏产业在发展过程中，经历了快速发展期、首度调整期、爆发回升期产业剧烈调整期以及产业回暖期。随着我国光伏技术的不断进步和发展，发电效率有很大提升，还有效降低了成本，同时使得市场供需矛盾得到了缓和，我国光伏市场装机容量呈现持续快速增长的趋势。

　　2　光伏电站故障处理原则

　　随着光伏电站的建设和运行，光伏电站出现故障的情况时有发生。引起光伏电站故障的原因有多种，故障问题有逆变器屏幕无法正常显示、逆变器不并网、逆变器硬件故障、支路有电压无电流故障、光伏过压、隔离故障、漏电流故障、电网错误、系统输出功率偏小、绝缘故障等，在处理这些故障时，需要遵循一定的处理原则，主要有以下几点：

　　（1）安全第一原则。在处理光伏电站故障时，需要遵守安全第一的原则。出现无电流故障的原因有可能是将组串的正负极接错了。那么在处理这一故障时，必须要在早晨太阳没有出来之前或者晚上太阳落山之后，将MC4 的插头拔掉，确保所有设备都处于非运行状态时拔开MC4 插头。如果在有太阳的时候，设备运行中处理故障会产生严重的拉弧，而组串提供的是直流电，拉弧一旦产生就难以熄灭，非常容易对维护人员造成电弧烧伤，威胁工作人员的人身安全；光伏系统工作电压比较高，稍不注意就会发生触电事故。因此，不管在处理哪种故障时，工作人员都应当做好劳动保护措施。比如，工作人员在故障处理时一定要佩戴绝缘手套，穿绝缘胶鞋，手套和胶鞋都应符合相应的绝缘标准。此外，在故障处理过程中，工作人员必须要严格执行两票制度。当需要进入带电区域时，需要办理并携带工作票。在故障处理时，必须要有相关负责人员进行现场监督，不得出现工作人员私自操作无人监督的情况。

　　（2）优先处理发电量原则。在故障处理过程中，应当尽最大可能地减少对发电量的影响。在发电量的影响因素中，一体机的逆变器报警对发电量的影响最大，会造成一半方阵整体停机，因此需要首先处理。在处理过程中，应当把故障回路切除之后，再把剩余的正常回路电流断路器投上，这些工作做完之后启动逆变器，最后再对故障回路进行处理。

　　3　光伏电站两种常见故障的解决办法

　　本文以辽宁省朝阳县某山地光伏工程为例，根据光伏电站中频繁出现的两种故障，即支路有电压无电流故障和绝缘故障，给出一些解决办法。其中，需要用到的设备有万用表、兆欧表和钳形电流表。下面主要对这两种常见故障解决办法进行分析。

　　3.1　支路有电压无电流故障

　　（1）与项目升压站光伏SCADA 后台进行对比，将有电压无电流的支路详细记录下来，并将这些信息汇总成表格。在光伏场区参照该表格，通过钳形电流表的直流电流档，对这些支路进行一一监测，确认这些支路的电流状况。该工程共有22 串组串，组件的开路电压均为38V。由于组串开路电压是组件开路电压乘以组串，可知组串开路电压为836V。因此，故障处理中使用的钳形电流表是胜利的VC6056B，该电流表的交直流电压量程是1000V，也可以将其视为电压表，对组串电压进行测量，从而判定组串是否存在接触不良等故障。本次未使用优利德UT204 的原因是其电压量程只有交直流600V，无法当做电压表使用，不能测量出组串电压。

　　（2）在现场对有电压无电流支路测量，如果钳形电流表上显示有电流存在，需要与后台进行二次核对；如果钳形电流表上显示没有电流，则可以确定是逆变器出现了故障，需要对现场进行拍照或者拍视频，并且将现场视频和照片传送给总包单位，然后总包单位与逆变器的售后人员取得联系，并且由售后人员到现场检查逆变器并予以维修。

　　（3）将确认好的无电流支路从逆变器上拔下来，用电压表对组串开路电压进行全面检查。如果电压表上显示电压正常，需要在将其插到该逆变器之前电流正常的支路上，如果电流还是显示正常，那么就可以确定是逆变器出现了故障，需要对现场进行拍照片和视频，然后将图片、视频传送给总包单位，再由总包单位与逆变器的售后取得联系，让逆变器的售后人员到现场对逆变器进行检查并维修。

　　（4）把无电流支路插到逆变器的正常插孔，如果升压站光伏后台仍然显示无电流，经过钳形电流表测量之后确认无电流，使用电压表测量之后确认无电压。那就需要检查组串到逆变器的MC4 插头是否存在有电压但是没有接到位或者是插头芯插得没到位，也就是说90% 以上的无电流、电压故障都是虚接。如果经过一系列检查之后，确认不存在虚接的情况，就应当检查光伏组串的输出插头是否有电压。

　　3.2　绝缘故障

　　（1）应用逆变器方阵。该工程光伏电站采用的是阳光电源的逆变器，这种逆变器的后台可以将出现绝缘故障的支路直接的显示出来。通过逆变器后台确认出现绝缘故障支路之后，需要将逆变器侧面的MC4 插头拔下来，然后借助万用表直流电压档对绝缘故障支路的正极对地电压和负极对地电压进行统一测量，正常情况下电压值应当是组串电压的50% 左右。该工程开路电压是836V，使用万用表测量出来的结果应当是 400V 左右，并且电压值会出现逐渐下降态势。

　　此电容容量较小，线路处于正常状态时，光伏组串则为直流电源，不能形成回路，因此组串正负极对地会形成1/2 的开路电压。如果借助万用表进行测量，那么就会形成回路，使得电容放电。由于该电容的容量比较小，会导致电压逐渐下降的现象出现。如果测量电压过高或者过低，处于不正常状态时，就需要将逆变器侧与组串侧的MC4 插头全部拔下，借助兆欧表对导线的对地绝缘进行测量。

　　正常情况下，导线对地绝缘阻抗是10mΩ 或者10mΩ 以上，假如导线对地阻抗测量出来的结果较小，就应当把电缆挖出来进行检查，如果电缆开挖难度较大或者需要的工程量太大，可以将之前的线路直接废掉，重新敷设一条新电缆。如果测量之后确认导线绝缘正常，需要应用万用表对组串正负极对地电压进行测量，如果测量之后确认导线绝缘不正常，就需要对组串连接线进行检查，若组串连接线存在破损情况，需要修复或者更换连接线。如果组串连接线正常之后，组串正负极对地电压仍然不正常，那么需要在现场拍照片和视频，然后将照片、视频传送给总包单位，再由总包单位与组件厂家的售后取得联系，让组件厂家派人到现场检查并更换组件。

　　（2）应用箱逆变一体机方阵。箱逆变一体机是用汇流箱将两路逆变器连接，形成一体机，一旦光伏电站出现绝缘故障，故障侧的逆变器就会停止运行，容易导致电量出现重大损失，因此要重视一体机故障，并第一时间进行故障处理。如果一体机出现绝缘故障，需要到逆变器侧断开全部输入回路的直流断路器，通过万用表对全部电路的正负极对地电压进行测量，从而明确接地故障的回路。然后关闭掉这一回路汇流箱的直流断路器，再将直流汇集电缆予以拆除，借助兆欧表对直流汇集电缆的对地阻抗进行测量，需要其到2MΩ 以上。如果测量结果小于2MΩ，那么就应当挖出电缆检查，并做好接头。如果直流汇集电缆对地抗阻是正常的，就应当将该汇流箱的MC4 插头全部拔下，并逐一进行测量。

　　4　结语

　　综上所述，光伏电站可以为用户安全用电提供保障。在运行过程中，发现故障问题需要及时采取有效的解决办法，确保光伏电站的正常运行。

　　（作者单位：苏州新星核电技术服务有限公司）