浅析光伏电站运行常见故障及其解决方案

电子技术1722015年47期浅析光伏电站运行常见故障及其解决方案武国安内蒙古华电二连浩特新能源有限公司，内蒙古呼和浩特010040摘要：以光伏电站常见故障为切入点，对光伏电站常见故障进行了具体的分析，并提出解决方案，为光伏电站的运行维护提供指导。关键词：光伏电站；故障；分析；解决方案中图分类号：TM615文献标识码：A文章编号：1671-5810(2015)47-0172-021光伏发电简述与人员配置现状光伏发电，相比于火电、风电，因为其技术门槛较低，专业单一，后期维护相对简单，促使大量组件生产厂家、设备生产厂家等民营资本进入，发展迅猛。光伏电站的构成也是五花八门，有地面大型光伏电站，屋顶分布式光伏电站、渔光互补电站等。接入电网的电压等级众多，从380V的就近接入，到10kV、20kV、35kV、110kV、220kV不等。给人的感觉光伏发展比较混乱，目前国家相关职能单位也从最初的鼓励，转变为加强监管的态度，各大发电集团也逐步加强光伏发电的规范管理。光伏电站目前的规范要求，是基于火电的人员和生产情况，对光伏电站运行提出了相似的要求，从管理和技术的角度来看，是大而全的要求。如果光伏电站的人员配置能达到要求，参照执行对光伏的安全生产、经济效益是有极大帮助的，但就目前情况来看，很少有光伏的人员配置是满足要求的，而且光伏以新人居多，工作经验是比较缺乏的，光伏生产一线的人员面临着很大压力。凸显在现场的就是隐患排查工作的实效性被削弱，因隐患治理不及时，导致设备故障，甚至造成人员伤害、设备损坏、财产损失的概率增加。2光伏发电流程简述光伏发电，发电流程非常简单，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。单体组件方阵图1光伏阵列的基本构成当直流电经过三相逆变（DC-AC）转换成三相交流电以后，所谓光伏运行也就转为了一般性电气运行，所有运行工作应当遵从电气运行规范。只是光伏场区具有一定的复杂性，表现在发电电源点最多，小到一块电池板，一串组串，直到一台逆变器都可以看作发电机，所以光伏的实际故障点就会很多，但又不容易发现，直接的影响就是损失电量。光伏发电，从其原理及设备而言，是一个非常简单的发电过程，其设备的可靠性与基建的全过程管控息息相关。施工队伍及调试单位人员素质、技术水平、直接影响到后期生产运营。3光伏发电运行常见故障分类3.1升压站运行故障升压站设备：主要包括主变压器、线路、母线及架构、高压开关设备、无功补偿设备、互感器、避雷器、穿墙套管、电力电缆、集电线路、厂用电源、事故照明、直流系统、继电保护装置等。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。3.2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故障。以上两种故障类型，是直接影响到我们的人身、设备安全和发电效益的。3.3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操，留下了安全生产隐患。如果不加重视，将会引发事故扩大。3.4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。4常见故障发生原因分析光伏发电在目前的发电类型中属于技术门槛最低、发电所需专业最单一的一种类型，而国家、各发电集团对于发电企业的各种管理，从技术监督工作要求，到隐患排查治理开展，到各种安全专项检查、季节性安全检查是非常规范和全面的。从理论来讲，应该是能够杜绝各类事故和较大故障发生的，但实际电力安全生产事故时有发生，各类设备故障或缺陷每个发电企业都很常见。一是在设计之初，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，且一度光伏的建设呈蜂拥而上之势，没有完善的经验可供借鉴。许多设计单位完全是参照了火电的设计简化为光伏设计，或者比如说北方的设计院因时间关系，直接根据原有经验，将适合北方的设计方案用在了南方沿海滩涂，结果造成设备的水土不服，反之亦然。二是因为需要抢工期，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。三是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。四是人员的素质跟不上发展的要求，光伏的运维人员，有很多是新进员工，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以老带新。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。五是对安全和效益关系的认识不清。为了抢电量，该停未停，该检未检，导致缺陷成为故障，隐患变成事故。中国科技期刊数据库工业C1732015年47期5解决方案光伏电站常见运行故障的技术解决方案，原则上讲，一是从源头抓起，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。二是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。三是严把设备准入关，将质量不合格设备拒之门外。四是加强人员责任心教育与技术能力培养。有这四点，可以有效降低常见故障发生的几率。5.1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，一是确保厂用电，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。二是检查保护动作情况，确定保护动作类型，分析可能的故障情况。三是检查一次系统，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。对于双母多回或双母带旁路多回的大型升压站，对运行人员的要求就比较高了，涉及到故障设备的隔离，运方的改变，母线差动保护端子的切换。但这一切，在所有厂站应有相应的完善的规程规定及典型操作票。对于运行而言，有以下几种情况是比较麻烦的，一是基建遗留工艺问题，二是施工调试野蛮操作遗留问题。三是设备质量问题。5.2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：一是基建过程中，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等。二是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。三是地域环境特点，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。再如我们目前的渔光互补项目，整个发电区域都处在鱼塘上方，季节、气温的变化，水汽升腾，设备非常容易形成结露，封堵材料极易脱落。四是长期运行引起故障，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。这些问题在长期运行过程中，如果得不到及时发现与处理，将造成箱变跳闸，逆变器超温，甚至汇流箱发热烧毁，传动信号异常。5.3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，一是要落实基建为生产服务的要求，在建设过程中确保质量关，不留隐患交付生产。二是在运行中，积极落实技术监督要求，根据现场特点，超前防范。三是加强员工责任心的教育及分析问题能力的培养。5.4光伏运行常见故障的现象及处理（1）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，因为光伏的发电区域实在是太广了，单块电池板的故障很难发现，即使组串故障或汇流箱空开跳闸也很难发现，尤其是初期建设的电站，后台监控无法监控到汇流箱数据。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。对于这一类故障，最有效的方法，就是运行分析和排查。通过对集电线路容量，功率、发电量的分析，及时发现可能存在的问题，现场排查。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。这些也许是小问题，但也会发展为设备损坏。（2）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。（3）逆变器故障逆变器故障，一般直接表现就是停运，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。逆变器故障最麻烦的是软件故障或限负荷，此类故障一般需厂家到场解决，损失电量较多。目前逆变器厂家众多，但大件损坏故障很少。（4）升压变压器故障变压器的技术已很成熟，特别是干式变，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，本体安全网门闭锁松动。但是，在沿海地区和渔光互补项目，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，一单故障发生，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。6结语对于光伏发电，我们之所以要对常见故障进行分析和探讨解决处理办法，其目的是为了保证效益的最大化。故障处理，只是我们保证效益的一个方面，落实超前防范，减少故障发生才是最重要的办法。我们都知道光伏技术相对简单，但这成为了我们光伏人心中的痛，因为简单，所以不受重视，因为简单，所以我们在追求效益最大化时，降低人工成本也成为手段之一，但是这是舍本逐末的办法。因为人是第一生产力，一个运转优良的光伏电站，必须有保证安全生产的基本人员配置，有稳定的责任心强的员工队伍，有完善的技术培训机制。参考文献[1]李瑞生，周逢权，李燕斌.地面光伏发电系统及应用[D].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[D].人民邮电出版社，2010.[3]马胜红，陆虎俞.光伏系统的安装调试[J].太阳能光伏发电技术（8），2006，41-43.