光伏電站的運行與維護課件5.6光伏電站防雷接地常見故障處理

光伏電站的運行與維護項目五光伏電站常見故障處理5.1光伏電站的運行管理5.2光伏電站的巡檢維護5.3光伏電站的定檢維護5.4光伏電站箱變常見故障處理5.5光伏電站開關柜常見故障處理5.6光伏電站防雷接地常見故障處理5.7光伏電站電纜常見故障處理 光伏電站防雷接地常見故障1.避雷器受潮避雷器受潮引起泄露電流增加或內(nèi)部閃絡事故。避雷器受潮的主要原因是密封不良或組裝避雷器過程中帶進水分。在運行電壓和環(huán)境溫度的作用下，閥片內(nèi)水分蒸干于閥片外側(cè)和瓷套內(nèi)壁，引起沿面閃絡。此外，造成避雷器受潮的可能原因還有以下幾點:（1）頂部的緊固螺母松動，引起漏水或瓷套頂部密封用螺栓的墊圈未焊死，在密封墊圈老化開裂后，潮氣和水分沿螺釘縫滲入內(nèi)腔。（2）底部密封試驗的小孔未焊牢、堵死。（3）瓷套破裂，有砂眼，裙邊膠合處有裂縫等易于進入潮氣及水分。（4）橡膠墊圈使用日久，老化變脆而開裂，失去密封作用。（5）底部壓緊用的扇形鐵片未塞緊，使底板松動，底部密封橡膠墊圈位置不正，造成空隙而滲入潮氣。（6）瓷套與法蘭膠合處不平整或瓷套有裂紋。 光伏電站防雷接地常見故障2.氧化鋅避雷器電壓分布不均,導致電阻片老化有些生產(chǎn)廠家雖然采用加均壓電容和均壓環(huán)來均勻整體電位分布,但因為設計中缺乏正確的計算和驗證,仍有可能因電位分布不均導致避雷器部分閥片老化而退出運行。3.避雷器運行中爆炸避雷器運行過程中發(fā)生爆炸的事故是經(jīng)常發(fā)生的,爆炸的原因可能由系統(tǒng)原因引起,也可能由避雷器本身的原因引起。主要有以下幾點:（1）中性點不接地系統(tǒng)中,如果發(fā)生單相接地,那么非故障相對地電壓就會升高到線電壓,這樣即使避雷器所承受的電壓小于其工頻放電電壓,但在持續(xù)時間較長的過電壓作用下,可能會引起爆炸。（2）由于電力系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振過電壓使避雷器放電,從而燒壞其內(nèi)部元件而引起爆炸。（3）線路受雷擊時,避雷器正常動作。由于本身火花間隙滅弧性能差,當間隙承受不住恢復電壓而擊穿時,使電弧重燃,工頻續(xù)流將再度出現(xiàn),重燃閥片燒壞電阻,引起避雷器爆炸；或由于避雷器閥片電阻不合格,殘壓雖然降低,但續(xù)流卻增大,間隙不能滅弧而引起爆炸。（4）由于避雷器密封墊圈與水泥接合處松動或有裂紋,密封不良而引起爆炸。 光伏電站防雷接地常見故障4.電壓互感器保險熔斷（1）當電壓互感器高壓保險熔斷時,受電壓二次回路的負載影響,熔斷相電壓降低,但不為零,此時其他兩相電壓應保持為正常相電壓或稍低。同時由于斷相出現(xiàn)在互感器高壓側(cè),互感器低壓側(cè)會出現(xiàn)零序電壓,其大小如果高于接地信號定值,就會發(fā)出接地信號。（2）當電壓互感器低壓保險熔斷時,在二次側(cè)的反應和高壓保險基本類似,但是由于保險熔斷發(fā)生在低壓側(cè),影響的將只是某一個繞組的電壓,不會出現(xiàn)零序電壓。在這種情況下,中央信號報警“電壓互感器斷線”,熔斷相電壓為零,另兩相電壓正常,可以確認為該低壓保險熔斷,否則,判斷為互感器高壓保險熔斷。5.虛假接地信號用變壓器對空載母線充電時開關三相合閘不同期,三相對地電容不平衡,使中性點位移,三相電壓不對稱,也會報接地。這種情況只在操作時發(fā)生,只要檢查母線及配電設備,若無異常,即可判定屬于虛假接地信號。 光伏電站防雷接地常見故障6.線路接地故障線路發(fā)生接地，是電網(wǎng)中常見的非正常運行狀態(tài)，沿線桿塔、橫擔、絕緣子、避雷器等設備，線路兩旁樹枝，落小物體等都容易引起系統(tǒng)接地，尤其大風和雷雨天氣，接地現(xiàn)象更是頻繁發(fā)生。當線路一相斷線并單相接地時，雖引起三相電壓不平衡，但接地后電壓值不改變。單相接地分為金屬性接地和非金屬性接地。（1）金屬性接地:線路斷線，電源側(cè)直接接地，易造成金屬性接地。發(fā)生金屬性接地時，故障相電壓為零或接近于零,非故障相電壓上升為線電壓或接近于線電壓，且完全接地時，電壓表顯示無擺動。有的變電所有“小電流接地巡檢裝置”，根據(jù)接地時產(chǎn)生零序電流，能判斷出接地的線路。（2）非金屬性接地:不完全接地時，故障相電壓降低，低于相電壓，非故障相電壓升高，大于相電壓，低于線電壓，且間歇接地時，電壓表顯示不停的擺動。1.雷電入侵的途徑和損害機理如下圖，雷擊主要通過以下幾種方式造成危害:（1）直擊雷。雷電直接擊在建筑物、其它物體、大地或防雷裝置上產(chǎn)生電磁效應、熱效應和機械效應。雷電的反擊會造成火災和人身傷亡。接地極通過的強大雷電流瞬時入地產(chǎn)生的高電位、跨步電壓和接觸電壓對人的危害。（2）線路中雷電波的入侵。電源、信號傳輸線遭受直接雷擊或與設備相連的線路附近遭受雷擊時感應在線路上的雷電波經(jīng)線路侵入設備。（3）雷電感應雷電放電時在附近導體上產(chǎn)生的靜電感應和電磁感應它可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花放電使電子設備損壞。這種雷電放電可以發(fā)生在雷擊于保護設備或線路的附近或發(fā)生在雷云與雷云之間的放電現(xiàn)象。雷電放電過程中會在電源線和信號傳輸線上感應出過電壓使線路及其兩端的設備損壞。（4）電力系統(tǒng)操作過電壓。電源開關的正常操作、接地或斷線操作時，會使系統(tǒng)的運行狀態(tài)突然發(fā)生變化，導致系統(tǒng)內(nèi)部電感元件和電容元件之間電磁能量相互轉(zhuǎn)換產(chǎn)生過電壓。雖然操作過電壓與雷電沒有直接關系，但是此操作過電壓經(jīng)常進行合閘與分閘，會產(chǎn)生較高的過電壓同樣會使計算機和網(wǎng)絡傳輸設備損壞。光伏電站防雷接地常見故障光伏電站防雷接地常見故障圖（1）2故障分析:1.本站光伏電纜設計為直埋，埋地深度80公分，電纜絕緣材料為聚烯烴，對惡劣環(huán)境有較強的耐受能力，沒有較大外力和機械損傷風險的地方可以埋地敷設?，F(xiàn)場可設計為直埋敷設方式；2.現(xiàn)場目前處于并網(wǎng)初期，工程消缺階段。據(jù)站端和施工方反饋，前期由于施工把關不夠嚴格，部分光伏電纜敷設時中間有接頭，導致對地絕緣過低情況，發(fā)生類似的故障（本次直接更換，未挖出電纜分析）；3.查看天氣可知，故障發(fā)生前連續(xù)陰雨，環(huán)境濕度大，當天氣轉(zhuǎn)晴時，電流增加，暴露出絕緣存在隱患的支路。3總結(jié):1.站端反饋由于埋地較深,挖出更換工作量較大,修復時沒有將故障電纜挖出,直接將故障回路整根更換,因春節(jié)施工方放假,故障于2月19日修復,累計產(chǎn)生發(fā)電損失1087kWh；2.直流側(cè)電纜隱蔽敷設,檢查比較困難,建議陰雨天后對電站做一次全面絕緣測試,提前發(fā)現(xiàn)隱患；3.建議質(zhì)量部可將直流側(cè)絕緣問題作為一個消缺項目對施工方提出交涉,依據(jù)《GB_50217-2007》中3.2.2節(jié)要求,用1000V兆歐表搖測絕緣電阻,絕緣電阻值不應低于10MΩ。光伏電站防雷接地故障處理案例11故障簡述:東鄉(xiāng)電站接地故障匯報2月5日東鄉(xiāng)電站2A、12A逆變器報絕緣阻抗低故障；2月6日11A逆變器報絕緣阻抗低故障；經(jīng)檢查,故障點均為組串至匯流箱之間的光伏電纜的支路絕緣故障。（本站暫未接入集控平臺,信息來源于站端日報反饋）站端日報截圖案例一甘肅東鄉(xiāng)族自治縣某電站接地故障1.故障現(xiàn)象2月5日東鄉(xiāng)電站2A.12A逆變器報絕緣阻抗低故障；2月6日11A逆變器報絕緣阻抗低故障；經(jīng)檢查，故障點均為從光伏組串至匯流箱間的光伏電纜的支路絕緣故障，如表所示。光伏電站防雷接地故障處理案例2跟進情況已處理,施工方更換電纜,現(xiàn)已恢復正常并投運已處理,施工方更換電纜,現(xiàn)已恢復正常并投運已處理,施工方更換電纜,現(xiàn)已恢復正常并投運停運光伏區(qū)號12區(qū)5#匯流箱第12支路2區(qū)7#匯流箱第12支

路11區(qū)4#匯流箱第2支

路實際恢復時間2018年2月19日累計損失電量（kWh）459原因?qū)Φ亟^緣阻值低2018年2月19日2018年2月19日327301對地絕緣阻值低對地絕緣阻值低累計停機時間（h）200200176開始停機日期2018/2/58:002018/2/58:002018/2/68:002.故障分析（1）本站光伏電纜設計為直埋,埋地深度80公分,電纜絕緣材料為聚烯烴,對惡劣環(huán)境有較強的耐受能力,沒有較大外力和機械損傷風險的地方可以埋地敷設?，F(xiàn)場可設計為直埋敷設方式。（2）現(xiàn)場目前處于并網(wǎng)初期,工程消缺階段。據(jù)站端和施工方反饋,前期由于施工把關不夠嚴格,部分光伏電纜敷設時中間有接頭,導致對地絕緣過低情況,發(fā)生類似的故障（本次直接更換,未挖出電纜分析）。（3）查看天氣可知,故障發(fā)生前連續(xù)陰雨,環(huán)境濕度大,當天氣轉(zhuǎn)晴時,電流增加,暴露出絕緣存在隱患的支路。光伏電站防雷接地故障處理案例13.解決辦法（1）站端反饋由于埋地較深,挖出更換工作量較大,修復時沒有將故障電纜挖出,直接將故障回路整根更換,因春節(jié)施工方放假,故障于2月19日修復,累計產(chǎn)生發(fā)電損失1087kWh。（2）直流側(cè)電纜隱蔽敷設,檢查比較困難,建議陰雨天后對電站做一次全面絕緣測試,提前發(fā)現(xiàn)隱患。（3）建議質(zhì)量部可將直流側(cè)絕緣問題作為一個消缺項目對施工方提出交涉,依據(jù)《GB_50217-2018》中3.2電力電纜絕緣水平和3.3電力電纜絕緣類型施工。光伏電站防雷接地故障處理案例11.遭受雷擊的電站分布情況如下圖是我國雷暴分布區(qū)域，據(jù)現(xiàn)場情況，兩個光伏現(xiàn)場均處于野外較為空曠的地帶，查閱氣象資料:新沂和連云港均處于東沿海區(qū)域，徐州連云港地區(qū)年雷暴日30天左右。光伏電站防雷接地故障處理案例3如下圖,新沂宋山光伏電廠屬于丘陵地帶,周邊屬于農(nóng)田,較為空曠,當發(fā)生雷暴時,光伏電站大面積的金屬,很容易感應雷擊,或者出現(xiàn)較高的感應過電壓,而且其西側(cè)有一采石場,其采石場豎有一接閃器,間接增加新沂宋山電廠周邊直擊雷的概率。光伏電站防雷接地故障處理案例3如下圖二龍山光伏電站處于山腳的東北側(cè),根據(jù)周邊環(huán)境勘測,其周圍無高大建筑物,電站周邊也無高大建筑物或構(gòu)筑物,遭受雷擊概率較高,在其南側(cè)有一組高壓輸電線從該電站周邊經(jīng)過上山,根據(jù)雷擊的特點,當高壓輸電線受雷擊時,光伏電站就處于電磁場無衰減的環(huán)境中,其導線等金屬就很容易遭受感應過電壓,對于敏感的電子器件很容易被打壞。光伏電站防雷接地故障處理案例3防直接雷擊措施接地可靠，且接地電阻小于等于4歐姆。如下圖:等電位接地連接排和匯流箱中的電源電涌保護器。匯流箱和箱變電源端均安裝有電源電涌保護器。光伏電站防雷接地故障處理案例3通信端口未加防雷措施如下圖,匯流箱中的電壓電流等信號,通過RS485總線將電信號傳遞到箱變中控,但是經(jīng)現(xiàn)場勘測,匯流箱和機柜側(cè)的信號端口均沒有做任何防過電壓措施,當雷雨來臨時,信號端口均有被打壞情況。光伏電站防雷接地故障處理案例3防雷系統(tǒng)理論依據(jù)綜合治理、整體防御的原則,按照《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057中的綜合防雷系統(tǒng)理論,此整改方案應從以下原理來對應解決,主要為外部防護和內(nèi)部防護綜合考慮）。光伏電站防雷接地故障處理案例32.雷擊事故分析總體情況分析（1）環(huán)境分析:兩個電站均為完全暴露在LPZ0A-B區(qū)，處于丘陵、山谷旁邊，是屬于雷擊頻率較高區(qū)域，當雷電擊中遠端大地，或者旁邊采石場的接閃器或者擊中山谷、或者山谷引下的高壓線纜時候，都會在電站周邊產(chǎn)生強大的電磁場脈沖，從而在設備的電源供電線路和信號線路上感應出極高的瞬態(tài)過電壓，導致設備端口及內(nèi)部電路損壞。（2）現(xiàn)場分析:通過現(xiàn)場勘測結(jié)合綜合防雷原理，接地、等電位連接等均已按照標準做好。而且匯流箱的電源部分和變壓器側(cè)的電源部分，都已按照標準要求安裝了電源電涌保護器，但是信號端口沒有安裝對應的信號SPD。當信號線路遭受過電壓時，信號線兩端設備均有遭受過電壓的風險。匯流箱和箱變側(cè)分析如圖為匯流箱原理圖:DC+和DC-在進入?yún)R流箱時有電源電涌保護器，逆變器的DC輸入和AC輸出也均配有電涌保護器，而通訊信號A和通訊信號B均未做任何防護。所以當雷擊發(fā)生時，在匯流箱和逆變器傳輸?shù)男盘柧€纜一旦遭受感應過電流，就會通過信號線傳向匯流箱或者逆變器中的信號模塊端口，所以被打壞屬于理論之中。信號端未做任何防護電源端已安裝對應SPD光伏電站防雷接地故障處理案例33.防雷整改方案整改所依據(jù)的標準規(guī)范《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2012《低壓供電系統(tǒng)中的過電壓保護器》IEC61643-11《低壓配電系統(tǒng)的電涌保護器(SPD)第1部分性能要求和試驗方法》GB18802.1/IEC61643-1《通信局(站)雷電過電壓保護工程設計規(guī)范》YD/T5098防雷改進的基本原則綜合治理、整體防御、多重保護、層層設防。采用一系列設置在被保護區(qū)域或保護對象的雷電入侵通道上設置防雷設施和防雷器件,防治直擊雷和防雷電感應高電壓以及雷電電磁脈沖入侵,保護電子、電氣設備的安全。防雷方案依據(jù)設計總則為依拖,同時考慮到在技術(shù)上還是在工程施工上都能操作和執(zhí)行。根據(jù)現(xiàn)場勘測情況確定整體的防雷整改。防雷改進的具體情況（1）直擊雷的防護根據(jù)現(xiàn)場勘測,光伏電站雖處于野外空曠地帶,但是考慮其光斑效應以及當?shù)氐睦妆┨鞌?shù),同時光伏電站屬于第三類建筑物（構(gòu)筑物）,結(jié)合其實際周邊環(huán)境,有樹木等,現(xiàn)場光伏板基本處于直擊雷防護區(qū)內(nèi)。所以不需要單獨豎立接閃器,如下圖。光伏電站防雷接地故障處理案例3（2）接地及等電位連接關于接地:依據(jù)建筑物防雷設計規(guī)范GB50057-2010規(guī)定，建筑物的防雷接地裝置、交流工作接地、直流工作接地、弱電系統(tǒng)接地以及安全保護接地采用共用接地系統(tǒng)。當不同用途接地系統(tǒng)共用一個總的接地裝置時，接地電阻必須滿足其中最小值的要求。這一點現(xiàn)場做的很好，如圖所示，（電站依據(jù)標準建設，接地電阻小于4歐姆），逆變器柜體一級組件的支撐架等金屬部分，直接接入了大地，這里均不需要做何改動。（3）安裝浪涌保護器。在接地和等電位做好的基礎之上應加裝相應的浪涌保護器。a、電源線路的浪涌保護器（SPD）應并聯(lián)安裝在匯流箱的電源出口端，逆變器直流電源的入口端。其接地端與就近的系統(tǒng)地連接，保證可靠接入大地。在匯流箱及逆變器側(cè)均已安裝了對應的電源電涌保護器。b、信號線路的浪涌保護器安裝于現(xiàn)場設備前，以及安裝于箱變逆變器的信號輸入端，對現(xiàn)場設備和控制室的主機端口進行保護。而實際并沒有安裝。依據(jù)標準應當在每一個匯流箱信號板卡輸出端、逆變器主機信號輸入端安裝對應的總線型信號電涌保護器。光伏電站防雷接地故障處理案例3信號電涌保護器的選型原則依據(jù)國家標準《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343—2012關于信號SPD的選型內(nèi)容:“電子信息系統(tǒng)信號線路浪涌保護器宜設置在雷電防護區(qū)界面處，根據(jù)雷擊過電壓、過電流幅值和設備端口耐沖擊電壓額定值，可設單級浪涌保護器，也可設置能量配合的多級浪涌保護器。信號線路浪涌保護器餐宿宜符合下圖的規(guī)定?！惫夥娬痉览捉拥毓收咸幚戆咐?逆變器機房側(cè)的輸入端加裝信號電涌保護器。光伏電站防雷接地故障處理案例3信號電涌保護器產(chǎn)品的安裝位置信號電涌保護器安裝位置見下圖:信號端口的輸出端加裝信號電涌保護器,信號浪涌保護器串聯(lián)于線路中。根據(jù)信號電涌保護器產(chǎn)品的特點與參數(shù)此型號信號電涌保護器有以下特點：一對線信號數(shù)據(jù)類保護緊湊型設計，導軌式安裝產(chǎn)品符合IEC61643-11.GB18802.21等標準反應時間1納秒標稱放電電流：5kA，最大放電電流：20kA屏蔽線的保護（2）如下圖,為DLU-06D3信號電涌保護器具體參數(shù)：產(chǎn)品型號應用標稱工作電壓最大持續(xù)工作電壓最大負載電流最大傳輸頻率電壓保護水平標稱放電電流（8/20μs）

最大放電電流（8/20μs）

雷電沖擊電流（10/350μs）過載故障模式DLU-06D3RS422

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