光伏電站的運行與維護(hù)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(hù)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(hù)5.3光伏電站的定檢維護(hù)5.4光伏電站箱變常見故障處理5.5光伏電站開關(guān)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(luò)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(jìn)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(luò)。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(jìn)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(dǎo)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(shè)計中缺乏正確的計算和驗證,仍有可能因電位分布不均導(dǎo)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(dāng)間隙承受不住恢復(fù)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(dāng)電壓互感器高壓保險熔斷時,受電壓二次回路的負(fù)載影響,熔斷相電壓降低,但不為零,此時其他兩相電壓應(yīng)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(dāng)電壓互感器低壓保險熔斷時,在二次側(cè)的反應(yīng)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(rèn)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(guān)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(shè)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(dān)、絕緣子、避雷器等設(shè)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(fēng)和雷雨天氣，接地現(xiàn)象更是頻繁發(fā)生。當(dāng)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(jī)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(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。雷電的反擊會造成火災(zāi)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(shè)備相連的線路附近遭受雷擊時感應(yīng)在線路上的雷電波經(jīng)線路侵入設(shè)備。（3）雷電感應(yīng)雷電放電時在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)它可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花放電使電子設(shè)備損壞。這種雷電放電可以發(fā)生在雷擊于保護(hù)設(shè)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(yīng)出過電壓使線路及其兩端的設(shè)備損壞。（4）電力系統(tǒng)操作過電壓。電源開關(guān)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(dǎo)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(guān)系，但是此操作過電壓經(jīng)常進(jìn)行合閘與分閘，會產(chǎn)生較高的過電壓同樣會使計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)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(shè)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(jī)械損傷風(fēng)險的地方可以埋地敷設(shè)?，F(xiàn)場可設(shè)計為直埋敷設(shè)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(guān)不夠嚴(yán)格，部分光伏電纜敷設(shè)時中間有接頭，導(dǎo)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(dāng)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(fù)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(fù),累計產(chǎn)生發(fā)電損失1087kWh；2.直流側(cè)電纜隱蔽敷設(shè),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(yīng)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(jìn)情況已處理,施工方更換電纜,現(xiàn)已恢復(fù)正常并投運已處理,施工方更換電纜,現(xiàn)已恢復(fù)正常并投運已處理,施工方更換電纜,現(xiàn)已恢復(fù)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(fù)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(jī)時間（h）200200176開始停機(jī)日期2018/2/58:002018/2/58:002018/2/68:002.故障分析（1）本站光伏電纜設(shè)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(jī)械損傷風(fēng)險的地方可以埋地敷設(shè)?，F(xiàn)場可設(shè)計為直埋敷設(shè)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(guān)不夠嚴(yán)格,部分光伏電纜敷設(shè)時中間有接頭,導(dǎo)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(dāng)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(fù)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(fù),累計產(chǎn)生發(fā)電損失1087kWh。（2）直流側(cè)電纜隱蔽敷設(shè),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(dāng)發(fā)生雷暴時,光伏電站大面積的金屬,很容易感應(yīng)雷擊,或者出現(xiàn)較高的感應(yīng)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(dāng)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(dǎo)線等金屬就很容易遭受感應(yīng)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(hù)器。匯流箱和箱變電源端均安裝有電源電涌保護(hù)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(jī)柜側(cè)的信號端口均沒有做任何防過電壓措施,當(dāng)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(shè)計規(guī)范》GB50057中的綜合防雷系統(tǒng)理論,此整改方案應(yīng)從以下原理來對應(yīng)解決,主要為外部防護(hù)和內(nèi)部防護(hù)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(dāng)雷電擊中遠(yuǎn)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(shè)備的電源供電線路和信號線路上感應(yīng)出極高的瞬態(tài)過電壓，導(dǎo)致設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)要求安裝了電源電涌保護(hù)器，但是信號端口沒有安裝對應(yīng)的信號SPD。當(dāng)信號線路遭受過電壓時，信號線兩端設(shè)備均有遭受過電壓的風(fēng)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(jìn)入?yún)R流箱時有電源電涌保護(hù)器，逆變器的DC輸入和AC輸出也均配有電涌保護(hù)器，而通訊信號A和通訊信號B均未做任何防護(hù)。所以當(dāng)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(yīng)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(hù)電源端已安裝對應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范《建筑物防雷設(shè)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(hù)器》IEC61643-11《低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)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(hù)工程設(shè)計規(guī)范》YD/T5098防雷改進(jìn)的基本原則綜合治理、整體防御、多重保護(hù)、層層設(shè)防。采用一系列設(shè)置在被保護(hù)區(qū)域或保護(hù)對象的雷電入侵通道上設(shè)置防雷設(shè)施和防雷器件,防治直擊雷和防雷電感應(yīng)高電壓以及雷電電磁脈沖入侵,保護(hù)電子、電氣設(shè)備的安全。防雷方案依據(jù)設(shè)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(jìn)的具體情況（1）直擊雷的防護(hù)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(yīng)以及當(dāng)?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(hù)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(guān)于接地:依據(jù)建筑物防雷設(shè)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(hù)接地采用共用接地系統(tǒng)。當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，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(hù)器。在接地和等電位做好的基礎(chǔ)之上應(yīng)加裝相應(yīng)的浪涌保護(hù)器。a、電源線路的浪涌保護(hù)器（SPD）應(yīng)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(yīng)的電源電涌保護(hù)器。b、信號線路的浪涌保護(hù)器安裝于現(xiàn)場設(shè)備前，以及安裝于箱變逆變器的信號輸入端，對現(xiàn)場設(shè)備和控制室的主機(jī)端口進(jìn)行保護(hù)。而實際并沒有安裝。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)在每一個匯流箱信號板卡輸出端、逆變器主機(jī)信號輸入端安裝對應(yīng)的總線型信號電涌保護(hù)器。光伏電站防雷接地故障處理案例3信號電涌保護(hù)器的選型原則依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343—2012關(guān)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(hù)器宜設(shè)置在雷電防護(hù)區(qū)界面處，根據(jù)雷擊過電壓、過電流幅值和設(shè)備端口耐沖擊電壓額定值，可設(shè)單級浪涌保護(hù)器，也可設(shè)置能量配合的多級浪涌保護(hù)器。信號線路浪涌保護(hù)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(jī)房側(cè)的輸入端加裝信號電涌保護(hù)器。光伏電站防雷接地故障處理案例3信號電涌保護(hù)器產(chǎn)品的安裝位置信號電涌保護(hù)器安裝位置見下圖:信號端口的輸出端加裝信號電涌保護(hù)器,信號浪涌保護(hù)器串聯(lián)于線路中。根據(jù)信號電涌保護(hù)器產(chǎn)品的特點與參數(shù)此型號信號電涌保護(hù)器有以下特點：一對線信號數(shù)據(jù)類保護(hù)緊湊型設(shè)計，導(dǎo)軌式安裝產(chǎn)品符合IEC61643-11.GB18802.21等標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)時間1納秒標(biāo)稱放電電流：5kA，最大放電電流：20kA屏蔽線的保護(hù)（2）如下圖,為DLU-06D3信號電涌保護(hù)器具體參數(shù)：產(chǎn)品型號應(yīng)用標(biāo)稱工作電壓最大持續(xù)工作電壓最大負(fù)載電流最大傳輸頻率電壓保護(hù)水平標(biāo)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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