袁冠軍 李兵

【摘 要】隨著光伏發(fā)電的迅猛發(fā)展，企業(yè)紛紛建設(shè)光伏電站，電站投運(yùn)后的設(shè)備管理、設(shè)備運(yùn)維成為企業(yè)的新的課題。筆者主要通過(guò)光伏組件、匯流箱及逆變房、配電房的運(yùn)維等，淺析該廠區(qū)光伏電站（地面及部分屋面）在平時(shí)運(yùn)維中需要注意的事項(xiàng)，確保光伏系統(tǒng)的運(yùn)維安全、高效。本文中筆者對(duì)廠區(qū)內(nèi)并網(wǎng)光伏電站中常見(jiàn)故障進(jìn)行分類、分析和總結(jié)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)提出相應(yīng)故障的解決方案、方法，為今后電站的運(yùn)維管理、故障排查及后期新上電站提供參考。

【關(guān)鍵詞】光伏電站 設(shè)備運(yùn)維 安全

1 概述

該光伏電站為企業(yè)自建電站，電站堅(jiān)持并網(wǎng)不上網(wǎng)的原則，光伏系統(tǒng)發(fā)電主要供廠區(qū)內(nèi)部使用。廠區(qū)的并網(wǎng)光伏電站主要包括：光伏組件、匯流箱、直流柜、逆變器、交流配電裝置、后臺(tái)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)等。根據(jù)近三年的運(yùn)維管理經(jīng)驗(yàn)，基本上了解一些常見(jiàn)的故障及相應(yīng)的處理措施，其中組件、匯流箱及逆變器是故障發(fā)生相對(duì)頻繁的部分。

雖然該電站在設(shè)計(jì)初期已考慮到多方面的系統(tǒng)保護(hù)方案，出現(xiàn)問(wèn)題能夠自動(dòng)切斷故障部分，通過(guò)運(yùn)維人員可以簡(jiǎn)單的排除故障。但是隨著光伏電站運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)久，光伏系統(tǒng)陸續(xù)發(fā)生故障；如果光伏電站中的故障不能及時(shí)有效的排除，很可能會(huì)損壞系統(tǒng)部分電氣元器件，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生火災(zāi)等安全事故。

2并網(wǎng)故障分類

并網(wǎng)光伏電站常見(jiàn)故障大致可分為以下幾類：光伏組件故障、匯流箱故障、逆變器故障、逆變房?jī)?nèi)部故障，下面針對(duì)每種故障列舉案例進(jìn)行詳細(xì)講解。

2.1光伏組件故障

2.1.1組件的“熱斑效應(yīng)”

2014年深秋上午八點(diǎn)鐘左右，下霜，筆者到地面電站正常巡檢，發(fā)現(xiàn)部分電池片表面冒“白氣”，但是同一塊組件上其它的電池片卻沒(méi)有發(fā)生此種狀況；運(yùn)行人員隨即用紅外線熱成像儀全方位拍攝整個(gè)組件的溫度分布情況，發(fā)現(xiàn)冒“白氣”的電池片比正常電池片高出20℃左右，另外還有部分組件表面因?yàn)橛续B(niǎo)糞、小石塊等，也有類似情況發(fā)生。

通過(guò)和組件供應(yīng)商、組件安裝公司溝通，認(rèn)為此種現(xiàn)象為“熱斑效應(yīng)”。導(dǎo)致“熱斑效應(yīng)”的因素比較多，可能由于出現(xiàn)電池隱裂、內(nèi)部連接失效、局部被遮光或局部灰塵多等情況，導(dǎo)致一個(gè)或一組電池的特性與整體有差異。出現(xiàn)差異的電池不但對(duì)組件輸出沒(méi)有貢獻(xiàn)，而且會(huì)消耗其他電池產(chǎn)生的能量，導(dǎo)致局部過(guò)熱。

“熱斑效應(yīng)”不僅會(huì)嚴(yán)重影響組件的性能、使用壽命、發(fā)電效率，還有可能引發(fā)燃燒及火災(zāi)，既影響該企業(yè)電站的發(fā)電量，又影響電站的運(yùn)行安全，因此有效的判斷“熱斑效應(yīng)”的發(fā)生及嚴(yán)重性是企業(yè)電站長(zhǎng)期的工作。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)巡檢，發(fā)現(xiàn)組件靠近地面的部位均存在一定程度的“熱斑效應(yīng)”，這是“熱斑效應(yīng)”發(fā)生概率較高的部位，原因是：（1）這部分組件最容易被遮擋，被遮擋的時(shí)間也最長(zhǎng)；（2）灰塵覆蓋最嚴(yán)重，有時(shí)候清洗的不干凈時(shí)，這部分囤積的灰塵也越多。（3）靠近地面，通風(fēng)較差，散熱不佳。因此發(fā)生熱斑效應(yīng)的概率較高。

當(dāng)然引起熱斑效應(yīng)的原因并不止這些，組件本身的性能差別，是否存在隱裂，是否有損傷等等也會(huì)造成熱斑效應(yīng)。

解決措施：（1）將部分容易被遮擋，且遮擋時(shí)間最長(zhǎng)的組件移動(dòng)到不容易被遮擋的地方。（2）定期檢查、清掃組件表面的灰塵

2.1.2組件連接的公母插頭短路、打火

通過(guò)近三年對(duì)廠區(qū)光伏電站的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果組件的公母插頭連接不牢固，下雨時(shí)雨水沿著組件連接線進(jìn)入插頭，導(dǎo)致線路短路，組件接頭發(fā)生打火；一方面公母插頭打火可能導(dǎo)致火災(zāi)，另一方面由于線路短路，影響光伏系統(tǒng)的發(fā)電量；

解決措施：定期緊固組件連接的公母插頭。

2.1.3組件被女兒墻遮擋

2013年冬天早上8：00，筆者在對(duì)屋面光伏電站正常巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)，靠近女兒墻的部分電池板被女兒墻遮擋，用紅外線熱成像儀測(cè)全方位拍攝整個(gè)組件的溫度分布情況，發(fā)現(xiàn)被女兒墻遮擋的組件表面溫度偏高10℃，出現(xiàn)“熱斑效應(yīng)”。

通過(guò)和組件供應(yīng)商及電站設(shè)計(jì)人員聯(lián)系，了解該電站在電站設(shè)計(jì)時(shí)及安裝時(shí)的疏忽，致使部分電池板冬季找不到陽(yáng)光，從而造成組件中出現(xiàn)電池性能失配和輸出性能下降。受到遮擋的組件電池因光生電流減小而成為同一串列中其他工作太陽(yáng)電池的負(fù)載，它將承受較大的反向電壓并以發(fā)熱的形式消耗部分功率，即出現(xiàn)“熱斑效應(yīng)”。

解決措施：將被遮擋的組件移動(dòng)到地面或者其它遮擋不到的地方，減少組件表面陰影遮擋，組件即可恢復(fù)正常工作。

2.1.4檢查固定組件的螺絲是否有松脫

2015年2月初筆者對(duì)該企業(yè)汽車(chē)車(chē)棚的電站巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)，固定組件的螺絲松脫，導(dǎo)致組件掉落在空中，組件隨時(shí)有掉落的可能，影響汽車(chē)車(chē)棚人員及車(chē)輛安全。

解決措施：定期檢查并緊固已松脫的螺絲；檢查鋼構(gòu)件支架有沒(méi)有銹蝕，如有銹蝕，除銹刷漆。

2.2匯流箱故障

2.2.1直流電纜與各電氣元器件虛接后產(chǎn)生的電弧

故障情況：2014年7月22日早上6點(diǎn)30左右，運(yùn)行人員準(zhǔn)備例行巡檢匯流箱內(nèi)部的一次保險(xiǎn)，在巡檢中發(fā)現(xiàn)，其中一個(gè)匯流箱附近有煙霧。

原因分析：當(dāng)時(shí)輻照度約為230W/M2，光伏組件已開(kāi)始工作；清晨組件溫度及周?chē)h(huán)境溫度較低，組件電池輸出電壓隨溫度下降而相對(duì)升高，在直流高壓下，匯流箱中開(kāi)關(guān)或?qū)Ь€在導(dǎo)通瞬間引發(fā)直流故障電弧，并導(dǎo)致部分元器件損壞。

解決措施：定期檢查緊固各電氣連接部分，確保電氣元器件連接牢固。

2.2.2匯流箱內(nèi)各支路一次保險(xiǎn)個(gè)別損壞

故障情況：運(yùn)行人員定期發(fā)現(xiàn) 同樣功率的逆變器，其中一臺(tái)輸出功率相比同型號(hào)的其它逆變器輸出功率偏低，檢查逆變房中直流柜及逆變器運(yùn)行正常，打開(kāi)匯流箱，一路一路查看各支路保險(xiǎn)，發(fā)現(xiàn)部分匯流箱內(nèi)一次保險(xiǎn)有個(gè)別損壞。

處理結(jié)果：更換相同型號(hào)的支路保險(xiǎn)后，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行，逆變器相比同型號(hào)的其它逆變器輸出功率大體一致。

原因分析：由于組件公母插頭沒(méi)有連接牢固，或組件連接線路短路、導(dǎo)致保險(xiǎn)容易損壞。

解決方案：定期檢查并更換已損壞的支路保險(xiǎn)。

2.3逆變器故障

2.3.1逆變器不發(fā)電

故障情況：早上9點(diǎn)鐘運(yùn)行人員做記錄時(shí)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)一500KW的逆變器不發(fā)電，確認(rèn)逆變器交流側(cè)電壓、直流側(cè)電壓均正常，但交流、直流電流均為0，現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)逆變器前后柜門(mén)，均沒(méi)發(fā)現(xiàn)異常，但發(fā)現(xiàn)逆變器控制面板的系統(tǒng)日期為逆變器出廠日期，系統(tǒng)時(shí)間為0：00分，和現(xiàn)場(chǎng)其它逆變器的系統(tǒng)日期和系統(tǒng)時(shí)間不一致。

處理結(jié)果：重新修改該逆變器的日期、時(shí)間后，逆變器正常發(fā)電。

原因分析：

逆變器發(fā)電激活時(shí)間（根據(jù)季節(jié)變化及時(shí)調(diào)整）：夏季早上5：00，春秋季早上6：00，冬季早上7：00

逆變器停止休眠時(shí)間（根據(jù)季節(jié)變化及時(shí)調(diào)整）：夏季晚上8：00，春秋季晚上6：00，冬季晚上17：00

每次停電檢修之后，或者電網(wǎng)閃斷之后，逆變器的日期和時(shí)間有部分恢復(fù)出廠設(shè)置，尤其是時(shí)間恢復(fù)至0：00分，不在逆變器的發(fā)電時(shí)間之內(nèi)，因此逆變器不發(fā)電。

解決方案：每次停電檢修或者電網(wǎng)閃斷后，及時(shí)調(diào)整逆變器的日期及時(shí)間，確保逆變器正常發(fā)電

2.3.2室外17KW逆變器高溫報(bào)警停機(jī)

故障情況：2015年7月12日下午2：00左右，運(yùn)行人員在做運(yùn)行記錄時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)并排靠近安裝的17KW的逆變器，其中一臺(tái)沒(méi)有發(fā)電量數(shù)據(jù)，輸出功率為零，交流側(cè)電壓和直流側(cè)電壓正常。

處理結(jié)果：查看逆變器報(bào)警記錄，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部元器件溫度高導(dǎo)致逆變器保護(hù)停機(jī)，半小時(shí)后重新開(kāi)啟逆變器，逆變器運(yùn)行正常，但過(guò)一段時(shí)間后，該逆變器又保護(hù)停機(jī)。

原因分析：兩臺(tái)壁掛式逆變器并排靠近安裝，其中一臺(tái)逆變器排風(fēng)口正對(duì)著報(bào)警停機(jī)的逆變器的新風(fēng)口，使得該逆變器柜內(nèi)溫度越來(lái)越高，達(dá)到報(bào)警停機(jī)溫度，逆變器停機(jī)

解決方案：將并排靠近安裝的逆變器分開(kāi)0.5米安裝，后期兩臺(tái)逆變器均運(yùn)行良好。

2.3.3室內(nèi)100KW逆變器溫度高報(bào)警停機(jī)

故障情況：運(yùn)行人員在后臺(tái)看逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中一臺(tái)100KW逆變器沒(méi)輸出電流，也沒(méi)發(fā)電量，隨即趕到現(xiàn)場(chǎng)，從控制面板中知道，逆變器溫度高報(bào)警停機(jī)。

處理結(jié)果：將逆變器手動(dòng)停機(jī)一段時(shí)間后，打開(kāi)逆變器柜門(mén)，測(cè)試逆變器內(nèi)部各電氣元器件，沒(méi)發(fā)現(xiàn)異常，隨即查看逆變器新風(fēng)口及排風(fēng)口的濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)被灰塵堵死，空氣不流通。

原因分析：由于沒(méi)定期清洗、更換新風(fēng)網(wǎng)，導(dǎo)致濾網(wǎng)被灰塵堵死，新風(fēng)到不了逆變器，導(dǎo)致逆變器溫度高報(bào)警。

處理結(jié)果：清洗該逆變器新風(fēng)口、排風(fēng)口濾網(wǎng)，晾干后安裝，逆變器運(yùn)行正常。

2.4逆變房?jī)?nèi)部故障

逆變房?jī)?nèi)部溫度過(guò)高、電纜溝有滲水、線路混亂等均為光伏電站配電房中典型的故障情況。

光伏電站的逆變房?jī)?nèi)溫度一般較高，因此要盡量讓室外逆變房空氣流通順暢，如果溫度超過(guò)逆變器的最高耐受溫度，可能導(dǎo)致逆變器停止工作。逆變房電纜溝盡量做防水，如果防水做不好，恰巧此時(shí)電纜的絕緣層有損壞，會(huì)造成短路故障發(fā)生。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)并網(wǎng)光伏電站常見(jiàn)故障進(jìn)行分類總結(jié)、分析原因并給出相應(yīng)的故障解決方案。在今后的運(yùn)維管理工作中，我們將會(huì)持續(xù)加大跟蹤該電站，繼續(xù)對(duì)更多的故障案例進(jìn)行收集、整理、分析和總結(jié)，為即將新增的地面電站和后期的日常運(yùn)行維護(hù)提供更全面的參考。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：袁冠軍（1982—），男，電力主管，晶海洋半導(dǎo)體材料有限公司，現(xiàn)從事工廠配電、發(fā)電工作；李兵（1987—），男，助理工程師，晶海洋半導(dǎo)體材料有限公司。