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二、光伏逆变器
光伏逆变器是光伏电站的“大脑”,担负着将电量由直流变交流的重任,一旦逆变器发生故障,将对整个电站运行造成影响。
常见问题:
1.直流拉弧:
在整个光伏系统中直流侧电压通常高达600-1000V,由于光伏组件接头接点松脱,接触不良、电线受潮、绝缘破裂等原因而极易引起直流拉弧现象。直流拉弧会导致接触部分温度急剧升高,持续的电弧会产生3000-7000℃的高温,并伴随着高温碳化周围器件,轻者熔断保险、线缆,重者烧毁组件和设备引起火灾。
2015年3月,西北某光伏电站逆变器自燃的事件令业界哗然,国家发改委能源研究所研究员、中国可再生能源学会理事王斯成调查西北电站之后表示,40%的电站起火是直流拉弧引起的,而担任直流电转换交流电工作的光伏逆变器首当其冲。
2.交流输出侧过/欠压保护
所谓过/欠压保护主要是指电网电压大幅波动,其范围超过CQC并网标准规定的过欠压阀值时,逆变器需要停机,并指示出相应停机原因。过/欠压保护是判定逆变器是否合格的主要考量因素,逆变器CQC认证的主要内容包括EMC、安全和并网三部分;过/欠频、过/欠压保护是并网要求中的重要部分之一,保护功能不合格,严重情况下会影响光伏系统的稳定和配电网络的稳定。
3.谐波和波形畸变
逆变器能造成包括谐波在内的电网干扰。电网干扰是能够在幅度、频率上改变电压与电路的理想正弦曲线的所有现象。
谐波在电能的产生、传输与消费环节都有可能产生,主要来源于电网中非线性的设备与日益增多的电力电子装置。谐波电流的危害在于会在电网短路阻抗上产生谐波电压降,从而影响电压波形(用户端电压=无穷大电网稳定电压-谐波电压降)。
2015年10月27日,国家质检总局公布了2015年第三季度光伏并网逆变器产品质量国家监督抽查结果,涉及13个省(市)55家企业生产的55批次光伏并网逆变器产品,不合格产品检出率为25.5%。抽查发现有14批次产品不符合标准的规定,涉及到额定输入输出、谐波和波形畸变、功率因数、直流分量、过/欠压保护项目。
2016年9月27日,国家质检总局公布了2016年第3批光伏并网逆变器产品质量国家监督抽查结果,涉及13个省(市)52家企业生产的52批次产品。抽查发现有6批次产品不符合标准的规定,其中5批次“交流输出侧过/欠压保护”项目不合格、2批次“谐波和波形畸变”项目不合格。
4.孤岛效应
所谓孤岛效应,指并入公共电网中的发电装置,在电网断电的情况下,这个发电装置却不能检测到或根本没有相应检测手段,仍然向公共电网馈送电量。为了检修人员的安全,电网上必须有一个防孤岛功能的逆变器,但是这个逆变器也存在百分之零点几的盲区。所以一旦盲区发生,光伏发电站所发的电传到待检修的线路母线上,对检修人员的生命就会造成严重威胁。
5.监测数据不准确
逆变器监测数据不准确、采样精度不够,造成故障信息判断不准确、不及时。
据媒体报道,内蒙某电站集中式逆变器监控数据与实际发电量严重不符,监控上报值比实际值虚高了3%。
三、汇流箱
在光伏发电系统中,为了减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连线使用到汇流箱。汇流箱内的部件和功能包括:接线端子,防过电流器件,断路器,防雷器,接地端子,智能数据采集(可选)等。
常见问题:电气短路、自燃
案例1:2014年8月,武汉某屋顶光伏电站发生着火,彩钢瓦屋顶被烧穿了几个大洞,厂房内设备烧毁若干,损失惨重。最终分析原因为:由于施工或其他原因导致某汇流箱线缆对地绝缘降低,在环流、漏电流的影响下进一步加剧,最终引起绝缘失效,线槽中的正负极电缆出现短路、拉弧,导致了着火事故的发生。
案例2:2014年5月,某山地光伏电站发生着火,当地林业部门立即责令停止并网发电,进行全面风险评估,持续时间三个月,造成了数百万的损失。最终分析原因为:由于某汇流箱电缆在施工时被拖拽磨损,在运行一段时间后绝缘失效,正负极电缆出现短路、拉弧,导致了着火事故的发生。
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