一起光伏逆變器燒毀事故分析

一起光伏逆變器燒毀事故分析摘要：新疆巴州地區(qū)某光伏電站六區(qū)2號逆變內(nèi)部起火，造成6區(qū)2號逆變器直流斷路器、柜內(nèi)部分元器件及與其相連的電纜全部燒毀。通過對故障原因分析，發(fā)現(xiàn)逆變器燒毀的原因為逆變器設計考慮不周，導致存在安全隱患，事后采取有效的預防措施，盡量避免類似事故的再次發(fā)生。

關(guān)鍵詞：光伏逆變器；直流電路器；燒毀；分析

1事件經(jīng)過

2015年1月21日14時37分，監(jiān)控后臺報“六區(qū)2#逆變器直流輸入反接”報警，火災報警裝置報“六區(qū)逆變室點型感溫”報警，六區(qū)2#逆變器負荷到零。14時42分到六區(qū)逆變器室檢查，六區(qū)逆變器室門口濃煙滾滾，無法進入。14時44分從后臺將六區(qū)四臺逆變器進行遠程關(guān)機。15時03分拉開六區(qū)2#逆變器HX21-HX27匯流箱低壓側(cè)斷路器。15時08分拉開六區(qū)1#、2#箱變高壓側(cè)隔離開關(guān)。15時12分進入六區(qū)逆變器室，發(fā)現(xiàn)六區(qū)2#逆變器柜內(nèi)有少量明火，用滅火器將其撲滅，并進行通風。

2原因分析

1）根據(jù)現(xiàn)場情況分析

根據(jù)逆變器燒損情況進行原理分析，直流柜與逆變器的原理圖如下圖1所示。

圖1

直流柜與逆變器原理圖

直流柜的輸入為8路或7路（本柜為7路）匯流箱，輸出并聯(lián)后接入逆變器的兩臺直流斷路器。經(jīng)檢查右側(cè)直流斷路器脫扣跳閘，右側(cè)直流斷路器脫扣原因主要有三種方式，分別是過載脫扣、短路脫扣和斷路器器件質(zhì)量問題脫扣。根據(jù)現(xiàn)場運行狀況查詢無明顯滿足過流保護動作條件，所以判斷為斷路器器件質(zhì)量問題引起的脫扣。

當逆變器右側(cè)直流斷路器脫扣后，左側(cè)直流斷路器及相關(guān)電纜將承擔所有的直流電流，左側(cè)直流斷路器長期過載導致部分動靜觸頭粘連，使得左側(cè)直流斷路器和輸入直流電纜快速老化，絕緣受到破壞。無論是斷路器內(nèi)部絕緣程度降低還是觸頭燒蝕破壞達一定程度，當斷路器內(nèi)部滿足拉弧條件（電勢差10-20V，電流值80-100mA）就易于產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，進而引起左側(cè)直流斷路器著火。

著火的左側(cè)直流斷路器外殼落下引起已老化的電纜著火，電纜絕緣破損后，正負電纜之間或電纜與銅排之間出現(xiàn)搭接短路并拉弧，左側(cè)直流斷路器動靜觸點之間出現(xiàn)更大拉弧。發(fā)生短路同時報出“直流輸入反接”故障。

圖2

逆變器柜直流斷路器處

燒毀的左側(cè)直流斷路器的輸入銅排跌落，正負銅排之間、銅排與電纜之間、銅排與銅排安裝板之間發(fā)生搭接短路，導致銅排、電纜及安裝板局部燒熔。

2）根據(jù)損壞部件分析

從現(xiàn)場逆變器外觀分析，逆變器兩臺直流斷路器燒毀比較嚴重（如下圖2所示），擋板左側(cè)及下側(cè)出現(xiàn)不規(guī)則窟窿和變形的逆變器柜門，判斷左邊直流斷路器出現(xiàn)過拉弧，損壞更嚴重。

從右側(cè)斷路器解體分析，斷路器處于脫扣狀態(tài)，各觸點未見粘連及燒熔現(xiàn)象，如下圖3所示。

圖6

直流銅排安裝板

3）根據(jù)故障信息分析

（1）后臺“直流輸入反接”故障報警分析

逆變器“直流輸入反接”故障是檢測直流電流，當檢測到直流電流為負值時，會報“直流輸入反接”故障。當直流輸入側(cè)發(fā)生短路時，電池板側(cè)的電壓將被拉低，直流支撐電容發(fā)生放電，出現(xiàn)電流倒灌，故報“直流輸入反接”故障。

（2）后臺直流故障電流數(shù)值顯示“6501.4A”分析

逆變器直流電流采樣是通過直流電流傳感器采集數(shù)據(jù)進行上傳，在電流傳感器供電和信號正常的情況，直流電流最大量程為2400A，

不會出現(xiàn)“6501.4A”電流值。當電流傳感器二次側(cè)線纜著火燒損后出現(xiàn)虛接或懸空時，控制板采集到的數(shù)值為虛擬值。

（3）后臺直流故障電壓數(shù)值顯示“6552.3V”分析

逆變器直流電壓采樣是通過直流電壓傳感器采集數(shù)據(jù)進行上傳。當電壓傳感器二次側(cè)線纜著火燒損后出現(xiàn)虛接或懸空時，控制板采集到的數(shù)值為虛擬值。

3暴露問題

1）逆變器設計考慮不周，存在隱患。逆變器的2臺直流斷路器在實際使用時為并聯(lián)方式，存在一臺直流斷路器脫扣，另一臺直流斷路器過載情況，但設計時沒有將直流斷路器脫扣及狀態(tài)信號上傳，未能通知到電站監(jiān)控人員。

2）電站巡檢項目不太完善，未能及時發(fā)現(xiàn)直流斷路器有脫扣現(xiàn)象。

3）逆變器室下側(cè)電纜施工時未進行固定，電纜多且存在自重，直流母排固定部位著火變形后，電纜自重將母排下拉引起直流輸入短路，造成直流母排和電纜燒毀。

4防范措施

1）更改設計，將2臺直流斷路器脫扣信號上傳并告警，發(fā)生1路直流斷路器脫扣時及時報警并限一半功率運行。

2）電站加強巡回檢查，增加巡檢項目，及早發(fā)現(xiàn)和處理缺陷。

3）利用定檢時間對逆變器室下方電纜進行垂直固定。

4）各單位根據(jù)此事故進行舉一反三，對站內(nèi)設備和易發(fā)熱部位進行全面排查，及早消除隱患，避免此類事故的再次發(fā)生。若羌光伏電站設計與博湖相同，將類似存在問題列入定檢項目內(nèi)。

參考文獻：

[1]《發(fā)電場電氣部分》.北京：中國電力出版社，2009年

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