光伏电站的运行与维护课件5.6光伏电站防雷接地常见故障处理

光伏电站的运行与维护项目五光伏电站常见故障处理5.1光伏电站的运行管理5.2光伏电站的巡检维护5.3光伏电站的定检维护5.4光伏电站箱变常见故障处理5.5光伏电站开关柜常见故障处理5.6光伏电站防雷接地常见故障处理5.7光伏电站电缆常见故障处理 光伏电站防雷接地常见故障1.避雷器受潮避雷器受潮引起泄露电流增加或内部闪络事故。避雷器受潮的主要原因是密封不良或组装避雷器过程中带进水分。在运行电压和环境温度的作用下，阀片内水分蒸干于阀片外侧和瓷套内壁，引起沿面闪络。此外，造成避雷器受潮的可能原因还有以下几点:（1）顶部的紧固螺母松动，引起漏水或瓷套顶部密封用螺栓的垫圈未焊死，在密封垫圈老化开裂后，潮气和水分沿螺钉缝渗入内腔。（2）底部密封试验的小孔未焊牢、堵死。（3）瓷套破裂，有砂眼，裙边胶合处有裂缝等易于进入潮气及水分。（4）橡胶垫圈使用日久，老化变脆而开裂，失去密封作用。（5）底部压紧用的扇形铁片未塞紧，使底板松动，底部密封橡胶垫圈位置不正，造成空隙而渗入潮气。（6）瓷套与法兰胶合处不平整或瓷套有裂纹。 光伏电站防雷接地常见故障2.氧化锌避雷器电压分布不均,导致电阻片老化有些生产厂家虽然采用加均压电容和均压环来均匀整体电位分布,但因为设计中缺乏正确的计算和验证,仍有可能因电位分布不均导致避雷器部分阀片老化而退出运行。3.避雷器运行中爆炸避雷器运行过程中发生爆炸的事故是经常发生的,爆炸的原因可能由系统原因引起,也可能由避雷器本身的原因引起。主要有以下几点:（1）中性点不接地系统中,如果发生单相接地,那么非故障相对地电压就会升高到线电压,这样即使避雷器所承受的电压小于其工频放电电压,但在持续时间较长的过电压作用下,可能会引起爆炸。（2）由于电力系统发生铁磁谐振过电压使避雷器放电,从而烧坏其内部元件而引起爆炸。（3）线路受雷击时,避雷器正常动作。由于本身火花间隙灭弧性能差,当间隙承受不住恢复电压而击穿时,使电弧重燃,工频续流将再度出现,重燃阀片烧坏电阻,引起避雷器爆炸；或由于避雷器阀片电阻不合格,残压虽然降低,但续流却增大,间隙不能灭弧而引起爆炸。（4）由于避雷器密封垫圈与水泥接合处松动或有裂纹,密封不良而引起爆炸。 光伏电站防雷接地常见故障4.电压互感器保险熔断（1）当电压互感器高压保险熔断时,受电压二次回路的负载影响,熔断相电压降低,但不为零,此时其他两相电压应保持为正常相电压或稍低。同时由于断相出现在互感器高压侧,互感器低压侧会出现零序电压,其大小如果高于接地信号定值,就会发出接地信号。（2）当电压互感器低压保险熔断时,在二次侧的反应和高压保险基本类似,但是由于保险熔断发生在低压侧,影响的将只是某一个绕组的电压,不会出现零序电压。在这种情况下,中央信号报警“电压互感器断线”,熔断相电压为零,另两相电压正常,可以确认为该低压保险熔断,否则,判断为互感器高压保险熔断。5.虚假接地信号用变压器对空载母线充电时开关三相合闸不同期,三相对地电容不平衡,使中性点位移,三相电压不对称,也会报接地。这种情况只在操作时发生,只要检查母线及配电设备,若无异常,即可判定属于虚假接地信号。 光伏电站防雷接地常见故障6.线路接地故障线路发生接地，是电网中常见的非正常运行状态，沿线杆塔、横担、绝缘子、避雷器等设备，线路两旁树枝，落小物体等都容易引起系统接地，尤其大风和雷雨天气，接地现象更是频繁发生。当线路一相断线并单相接地时，虽引起三相电压不平衡，但接地后电压值不改变。单相接地分为金属性接地和非金属性接地。（1）金属性接地:线路断线，电源侧直接接地，易造成金属性接地。发生金属性接地时，故障相电压为零或接近于零,非故障相电压上升为线电压或接近于线电压，且完全接地时，电压表显示无摆动。有的变电所有“小电流接地巡检装置”，根据接地时产生零序电流，能判断出接地的线路。（2）非金属性接地:不完全接地时，故障相电压降低，低于相电压，非故障相电压升高，大于相电压，低于线电压，且间歇接地时，电压表显示不停的摆动。1.雷电入侵的途径和损害机理如下图，雷击主要通过以下几种方式造成危害:（1）直击雷。雷电直接击在建筑物、其它物体、大地或防雷装置上产生电磁效应、热效应和机械效应。雷电的反击会造成火灾和人身伤亡。接地极通过的强大雷电流瞬时入地产生的高电位、跨步电压和接触电压对人的危害。（2）线路中雷电波的入侵。电源、信号传输线遭受直接雷击或与设备相连的线路附近遭受雷击时感应在线路上的雷电波经线路侵入设备。（3）雷电感应雷电放电时在附近导体上产生的静电感应和电磁感应它可能使金属部件之间产生火花放电使电子设备损坏。这种雷电放电可以发生在雷击于保护设备或线路的附近或发生在雷云与雷云之间的放电现象。雷电放电过程中会在电源线和信号传输线上感应出过电压使线路及其两端的设备损坏。（4）电力系统操作过电压。电源开关的正常操作、接地或断线操作时，会使系统的运行状态突然发生变化，导致系统内部电感元件和电容元件之间电磁能量相互转换产生过电压。虽然操作过电压与雷电没有直接关系，但是此操作过电压经常进行合闸与分闸，会产生较高的过电压同样会使计算机和网络传输设备损坏。光伏电站防雷接地常见故障光伏电站防雷接地常见故障图（1）2故障分析:1.本站光伏电缆设计为直埋，埋地深度80公分，电缆绝缘材料为聚烯烃，对恶劣环境有较强的耐受能力，没有较大外力和机械损伤风险的地方可以埋地敷设。现场可设计为直埋敷设方式；2.现场目前处于并网初期，工程消缺阶段。据站端和施工方反馈，前期由于施工把关不够严格，部分光伏电缆敷设时中间有接头，导致对地绝缘过低情况，发生类似的故障（本次直接更换，未挖出电缆分析）；3.查看天气可知，故障发生前连续阴雨，环境湿度大，当天气转晴时，电流增加，暴露出绝缘存在隐患的支路。3总结:1.站端反馈由于埋地较深,挖出更换工作量较大,修复时没有将故障电缆挖出,直接将故障回路整根更换,因春节施工方放假,故障于2月19日修复,累计产生发电损失1087kWh；2.直流侧电缆隐蔽敷设,检查比较困难,建议阴雨天后对电站做一次全面绝缘测试,提前发现隐患；3.建议质量部可将直流侧绝缘问题作为一个消缺项目对施工方提出交涉,依据《GB_50217-2007》中3.2.2节要求,用1000V兆欧表摇测绝缘电阻,绝缘电阻值不应低于10MΩ。光伏电站防雷接地故障处理案例11故障简述:东乡电站接地故障汇报2月5日东乡电站2A、12A逆变器报绝缘阻抗低故障；2月6日11A逆变器报绝缘阻抗低故障；经检查,故障点均为组串至汇流箱之间的光伏电缆的支路绝缘故障。（本站暂未接入集控平台,信息来源于站端日报反馈）站端日报截图案例一甘肃东乡族自治县某电站接地故障1.故障现象2月5日东乡电站2A.12A逆变器报绝缘阻抗低故障；2月6日11A逆变器报绝缘阻抗低故障；经检查，故障点均为从光伏组串至汇流箱间的光伏电缆的支路绝缘故障，如表所示。光伏电站防雷接地故障处理案例2跟进情况已处理,施工方更换电缆,现已恢复正常并投运已处理,施工方更换电缆,现已恢复正常并投运已处理,施工方更换电缆,现已恢复正常并投运停运光伏区号12区5#汇流箱第12支路2区7#汇流箱第12支

路11区4#汇流箱第2支

路实际恢复时间2018年2月19日累计损失电量（kWh）459原因对地绝缘阻值低2018年2月19日2018年2月19日327301对地绝缘阻值低对地绝缘阻值低累计停机时间（h）200200176开始停机日期2018/2/58:002018/2/58:002018/2/68:002.故障分析（1）本站光伏电缆设计为直埋,埋地深度80公分,电缆绝缘材料为聚烯烃,对恶劣环境有较强的耐受能力,没有较大外力和机械损伤风险的地方可以埋地敷设。现场可设计为直埋敷设方式。（2）现场目前处于并网初期,工程消缺阶段。据站端和施工方反馈,前期由于施工把关不够严格,部分光伏电缆敷设时中间有接头,导致对地绝缘过低情况,发生类似的故障（本次直接更换,未挖出电缆分析）。（3）查看天气可知,故障发生前连续阴雨,环境湿度大,当天气转晴时,电流增加,暴露出绝缘存在隐患的支路。光伏电站防雷接地故障处理案例13.解决办法（1）站端反馈由于埋地较深,挖出更换工作量较大,修复时没有将故障电缆挖出,直接将故障回路整根更换,因春节施工方放假,故障于2月19日修复,累计产生发电损失1087kWh。（2）直流侧电缆隐蔽敷设,检查比较困难,建议阴雨天后对电站做一次全面绝缘测试,提前发现隐患。（3）建议质量部可将直流侧绝缘问题作为一个消缺项目对施工方提出交涉,依据《GB_50217-2018》中3.2电力电缆绝缘水平和3.3电力电缆绝缘类型施工。光伏电站防雷接地故障处理案例11.遭受雷击的电站分布情况如下图是我国雷暴分布区域，据现场情况，两个光伏现场均处于野外较为空旷的地带，查阅气象资料:新沂和连云港均处于东沿海区域，徐州连云港地区年雷暴日30天左右。光伏电站防雷接地故障处理案例3如下图,新沂宋山光伏电厂属于丘陵地带,周边属于农田,较为空旷,当发生雷暴时,光伏电站大面积的金属,很容易感应雷击,或者出现较高的感应过电压,而且其西侧有一采石场,其采石场竖有一接闪器,间接增加新沂宋山电厂周边直击雷的概率。光伏电站防雷接地故障处理案例3如下图二龙山光伏电站处于山脚的东北侧,根据周边环境勘测,其周围无高大建筑物,电站周边也无高大建筑物或构筑物,遭受雷击概率较高,在其南侧有一组高压输电线从该电站周边经过上山,根据雷击的特点,当高压输电线受雷击时,光伏电站就处于电磁场无衰减的环境中,其导线等金属就很容易遭受感应过电压,对于敏感的电子器件很容易被打坏。光伏电站防雷接地故障处理案例3防直接雷击措施接地可靠，且接地电阻小于等于4欧姆。如下图:等电位接地连接排和汇流箱中的电源电涌保护器。汇流箱和箱变电源端均安装有电源电涌保护器。光伏电站防雷接地故障处理案例3通信端口未加防雷措施如下图,汇流箱中的电压电流等信号,通过RS485总线将电信号传递到箱变中控,但是经现场勘测,汇流箱和机柜侧的信号端口均没有做任何防过电压措施,当雷雨来临时,信号端口均有被打坏情况。光伏电站防雷接地故障处理案例3防雷系统理论依据综合治理、整体防御的原则,按照《建筑物防雷设计规范》GB50057中的综合防雷系统理论,此整改方案应从以下原理来对应解决,主要为外部防护和内部防护综合考虑）。光伏电站防雷接地故障处理案例32.雷击事故分析总体情况分析（1）环境分析:两个电站均为完全暴露在LPZ0A-B区，处于丘陵、山谷旁边，是属于雷击频率较高区域，当雷电击中远端大地，或者旁边采石场的接闪器或者击中山谷、或者山谷引下的高压线缆时候，都会在电站周边产生强大的电磁场脉冲，从而在设备的电源供电线路和信号线路上感应出极高的瞬态过电压，导致设备端口及内部电路损坏。（2）现场分析:通过现场勘测结合综合防雷原理，接地、等电位连接等均已按照标准做好。而且汇流箱的电源部分和变压器侧的电源部分，都已按照标准要求安装了电源电涌保护器，但是信号端口没有安装对应的信号SPD。当信号线路遭受过电压时，信号线两端设备均有遭受过电压的风险。汇流箱和箱变侧分析如图为汇流箱原理图:DC+和DC-在进入汇流箱时有电源电涌保护器，逆变器的DC输入和AC输出也均配有电涌保护器，而通讯信号A和通讯信号B均未做任何防护。所以当雷击发生时，在汇流箱和逆变器传输的信号线缆一旦遭受感应过电流，就会通过信号线传向汇流箱或者逆变器中的信号模块端口，所以被打坏属于理论之中。信号端未做任何防护电源端已安装对应SPD光伏电站防雷接地故障处理案例33.防雷整改方案整改所依据的标准规范《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012《低压供电系统中的过电压保护器》IEC61643-11《低压配电系统的电涌保护器(SPD)第1部分性能要求和试验方法》GB18802.1/IEC61643-1《通信局(站)雷电过电压保护工程设计规范》YD/T5098防雷改进的基本原则综合治理、整体防御、多重保护、层层设防。采用一系列设置在被保护区域或保护对象的雷电入侵通道上设置防雷设施和防雷器件,防治直击雷和防雷电感应高电压以及雷电电磁脉冲入侵,保护电子、电气设备的安全。防雷方案依据设计总则为依拖,同时考虑到在技术上还是在工程施工上都能操作和执行。根据现场勘测情况确定整体的防雷整改。防雷改进的具体情况（1）直击雷的防护根据现场勘测,光伏电站虽处于野外空旷地带,但是考虑其光斑效应以及当地的雷暴天数,同时光伏电站属于第三类建筑物（构筑物）,结合其实际周边环境,有树木等,现场光伏板基本处于直击雷防护区内。所以不需要单独竖立接闪器,如下图。光伏电站防雷接地故障处理案例3（2）接地及等电位连接关于接地:依据建筑物防雷设计规范GB50057-2010规定，建筑物的防雷接地装置、交流工作接地、直流工作接地、弱电系统接地以及安全保护接地采用共用接地系统。当不同用途接地系统共用一个总的接地装置时，接地电阻必须满足其中最小值的要求。这一点现场做的很好，如图所示，（电站依据标准建设，接地电阻小于4欧姆），逆变器柜体一级组件的支撑架等金属部分，直接接入了大地，这里均不需要做何改动。（3）安装浪涌保护器。在接地和等电位做好的基础之上应加装相应的浪涌保护器。a、电源线路的浪涌保护器（SPD）应并联安装在汇流箱的电源出口端，逆变器直流电源的入口端。其接地端与就近的系统地连接，保证可靠接入大地。在汇流箱及逆变器侧均已安装了对应的电源电涌保护器。b、信号线路的浪涌保护器安装于现场设备前，以及安装于箱变逆变器的信号输入端，对现场设备和控制室的主机端口进行保护。而实际并没有安装。依据标准应当在每一个汇流箱信号板卡输出端、逆变器主机信号输入端安装对应的总线型信号电涌保护器。光伏电站防雷接地故障处理案例3信号电涌保护器的选型原则依据国家标准《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343—2012关于信号SPD的选型内容:“电子信息系统信号线路浪涌保护器宜设置在雷电防护区界面处，根据雷击过电压、过电流幅值和设备端口耐冲击电压额定值，可设单级浪涌保护器，也可设置能量配合的多级浪涌保护器。信号线路浪涌保护器餐宿宜符合下图的规定。”光伏电站防雷接地故障处理案例3逆变器机房侧的输入端加装信号电涌保护器。光伏电站防雷接地故障处理案例3信号电涌保护器产品的安装位置信号电涌保护器安装位置见下图:信号端口的输出端加装信号电涌保护器,信号浪涌保护器串联于线路中。根据信号电涌保护器产品的特点与参数此型号信号电涌保护器有以下特点：一对线信号数据类保护紧凑型设计，导轨式安装产品符合IEC61643-11.GB18802.21等标准反应时间1纳秒标称放电电流：5kA，最大放电电流：20kA屏蔽线的保护（2）如下图,为DLU-06D3信号电涌保护器具体参数：产品型号应用标称工作电压最大持续工作电压最大负载电流最大传输频率电压保护水平标称放电电流（8/20μs）

最大放电电流（8/20μs）

雷电冲击电流（10/350μs）过载故障模式DLU-06D3RS422

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