優(yōu)質(zhì)回答:
在光伏系統(tǒng)中,電氣開關(guān)是必不可少的元器件之一。主要有兩個方面作用:
一是電氣隔離功能,在安裝和維護時,用于切斷光伏組件,逆變器,配電柜和電網(wǎng)之間的電氣連接,給操作人員提供一個安全的環(huán)境,這個動作一般是由操作人員主動實現(xiàn)。
二是安全保護功能,當電氣系統(tǒng)發(fā)生的過流、過壓、短路過溫及漏電流時,能自動切斷電路,以保護人身和設備的安全,這個動作是開關(guān)自動實現(xiàn)。
在對光伏電站的運行過程中,經(jīng)常容易碰開關(guān)跳閘的情況,其中的原因是開關(guān)可能出現(xiàn)過流、過壓、過溫、漏電流,下面分析每一種情況產(chǎn)生的原因的解決方案。
1.電流原因
這種故障為常見,斷路器選型太小或質(zhì)量不過關(guān)導致長期過載運行,容易發(fā)熱跳閘。設計時,首先要計算電路的大電流,一般就是逆變器交流輸出的大電流。開關(guān)的額定電流要超過電路大電流的1.2倍到1.5倍。比如單臺功率20KW的逆變器,大交流輸出電流在32A左右,這時建議就選40A以上的斷路器。
判斷依據(jù):平時不跳閘,只有當天氣很好,光伏系統(tǒng)功率較大時才跳閘。
解決方法:更換額定電流大的斷路器或者質(zhì)量可靠的斷路器。
小型斷路器有C型和D型兩種,這是脫扣類型,C型與D型的區(qū)別在于短路瞬時脫扣電流的不同,過載保護是相同的。C型磁脫扣電流為(5-10)In,就是說當短路電流10倍額定電流時跳閘,動作時間小于等于0.1秒,適用于保護常規(guī)負載。D型磁脫扣電流為(10-20)In,就是說當短路電流20倍額定電流時跳閘,動作時間小于等于0.1秒,適用于保護具有很高沖擊電流的設備。當開關(guān)前后有變壓器之類的電氣設備,斷電后有一個沖擊電流,應該選擇D型斷路器,如果線路沒有變壓器等感性設備,建議選擇C型斷路器。戶用光伏項目中沒有較大的沖擊電流負載,一般是C型斷路器居多。
2.電壓原因
這種故障比較少見,斷路器兩相之間,有一個額定電壓,一般單極為250V,如果超過這個電壓就有可能跳閘。原因可能有兩種:一種是斷路的額定電壓型選錯;二是當光伏系統(tǒng)的功率大于負載用電功率時,逆變器提高電壓往外送電。
判斷依據(jù):用萬用表測量斷路電壓,超過了斷路器的額定電壓。
解決方法:更換額定電壓更高的斷路器,或線徑更大的電纜,降低線路阻抗。
目前國內(nèi)市面上主流的逆變器交流輸出電壓主要有四種;單相220V(一根火線+一根零線),三相380V(三根火線+一根零線)、480V/540V(三根火線)、800V(三根火線),在進行斷路器設計選型的過程中需要考慮到電壓等級的問題。
3.溫度原因
這種故障也較常見,斷路器標注的額定電流,是器件在溫度為30度情況下能長期通過的大電流,溫度每升高10度電流減少5%。而斷路器因為有觸點存在,也是一個發(fā)熱源。造成斷路器溫度過高的原因有兩種:一是斷路器和電纜接觸不良,或斷路器本身觸點接觸不好,內(nèi)阻大,導致斷路器溫度升高;二是斷路器安裝的地方環(huán)境封閉散熱不好。
判斷依據(jù):斷路器動作跳閘后,用手去摸,感覺溫度偏高,或看到接線端子有溫度偏高,甚至有燒焦的氣味。
解決方法:重新接線,或更換斷路器。
4.漏電原因
這種故障導致的跳閘也比較常見。漏電流又稱方陣殘余電流,其產(chǎn)生原因是光伏系統(tǒng)和大地之間存在寄生電容,當寄生電容-光伏系統(tǒng)-電網(wǎng)三者之間形成回路時,在無變壓器的光伏系統(tǒng)中,回路阻抗相對較小,共模電壓將在光伏系統(tǒng)和大地之間的寄生電容上形成較大的共模電流,即漏電流。
光伏系統(tǒng)中的漏電流,包括直流部分和交流部分,如果接入電網(wǎng),會引起并網(wǎng)電流畸變、電磁干擾等問題,對電網(wǎng)內(nèi)的設備運行產(chǎn)生影響;漏電流還可能使逆變器外殼帶電,會對人身安全構(gòu)成威脅。
跳閘原因:線路或其它電器故障,其它用電設備漏電,線路漏電,組件或直流線路絕緣層破壞。
判斷依據(jù):組件正負極和交流相線之間,組件正負極、相線和地線之間絕緣電阻低。
解決方法:檢測和更換有故障的設備和電線。
當因漏電故障造成的跳閘時,必須查明原因排除故障后,方可重新合閘,嚴禁強行合閘。漏電斷路器發(fā)生分斷跳閘時,手柄處于中間位置,當重新閉合時,需先將操作手柄向下扳動(分斷位置),使操作機構(gòu)重扣合,再向上進行合閘。
光伏系統(tǒng)如何選用漏電保護器:由于光伏組件安裝在室外,多路串聯(lián)時直流電壓很高,組件對地會有少量的漏電流,因此選用漏電開關(guān)時,要根據(jù)系統(tǒng)大小調(diào)節(jié)漏電流的保護值。一般建議斷路器漏電流值選型如下:
1.對于額定輸出小于或等于30KVA的逆變器,300mA;
2.對于額定輸出大于30KVA的逆變器,10mA/KVA。
一般常規(guī)30mA的漏電開關(guān),只適合安裝在單相5kW或者三相10kW以下的系統(tǒng),超過這個容量,要適當提高漏電流的保護值。
光伏系統(tǒng)如果配置了隔離變壓器,可以減少漏電流的發(fā)生,但如果隔離變壓接線錯誤,或者本身有漏電問題,也有可能因為漏電流而跳閘。
總結(jié)
光伏系統(tǒng)發(fā)生開關(guān)跳閘事件,會直接導致系統(tǒng)不發(fā)電,帶來經(jīng)濟損失。如果是安裝較久的電站,其中原因可能是電路的接線問題或者開關(guān)老化的問題,在日常設備巡檢中需及時發(fā)現(xiàn)和更換處理。如果是新安裝的電站,有可能是開關(guān)的選型不當、線路絕緣不良、變壓器絕緣不良等問題,需要我們在電站前期設備選型中盡可能的注意。
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