HAWKER蓄电池直流系统在光伏电站中的作用及直流接地故障处理

摘要：随着节能减排这一绿色理念持续深入发展，光伏电站的修建数量越来越多，它凭借自身具备的良好环保性、经济性以及适应性等优势，在各个领域里获得了广泛应用。直流系统是光伏电站中提供稳定电源的关键组成部分，对光伏电站的安全运行影响极大，为达成光伏电站的长久运行，要充分了解其直流故障接地的主要缘由，并且采取有效举措予以处理。针对此情况，文章对直流系统在光伏电站里的作用以及其直流故障接地处理措施开展了分析，用来供人参考。

关键词：直流系统；光伏电站；直流故障；接地处理

前言：

在光伏电站运行的时间段内，直流系统是那个为光伏电站控制回路，信号回路以及安全自动装置等系统供给不间断电源的关键或主要型系统 ，其具备稳定性这事决定了或体现着光伏电站的电力设备能不能安全运作 ，它是光伏电站安全运行的基础性保障条件 。要是直流系统出现了发生接地故障这种不良状态 ，那么将会极为严重地影响光伏电站的安全性 ，并致使或导致电力系统的运行效率有所降低 。在这里，还需要全面把控致使直流系统产生故障性接地的缘由，按照实际状况运用科学且有效的处理办法及时攻克直流系统故障接地的问题，使得直流系统保有稳定性确保光伏电站能够通过高效、安全的状态稳定运行 。

一、直流系统及其作用概述

光伏电站里的直流系统，多数是单母线接线，在交流系统断电情形中，依凭蓄电池组的独立电源功用，给继电保护、自动装置、断路器跳合闸以及事故照明等装置，供应连续且不间断的直流电源，能确保发生故障问题之际，保护装置可做出正确动作。^[1]一般情况下，直流系统配备了双电源自动切换装置，也就是把两路交流电源各自接入到直流系统里，要是其中一路交流电源出现故障，系统能够自己 switching 到另一路具备稳定性的交流电源，通过运用这种方式达成不间断供电所要实现的目标 。

直流系统主要由充电模块组建而成，由交流配电组建而成，由直流馈电组建而成，由主监控组建而成，还由子监控组建而成 。整体系统稳定运行的基础保障是充电模块，它是完成AC/DC变换的主要元素，交流配电负责把交流电源引流并分配到各充电模块里，为自动切换两路交流输入增强功能性奠定基础，直流馈电主要用来分配直流输出电源，确保每一路输出线路都能稳定供电，主监控和子监控运行时，子监控收集并处理系统交流、直流中的各种模拟量和开关量信号，还和主监控进行数据交换，电池管理和后台远程监控由主监控统一管理，以便及时发现光伏电站直流系统中的异常问题，为系统检修提供可靠建议 。

二、造成光伏电站直流系统故障接地的原因分析

（一）天气因素引起的故障接地

光伏发电站运行环境是比较复杂的，要是户外二次接线盒封闭工作没做好，在强降雨这类恶劣天气里，雨水很容易渗透到接线盒内部，致使接线桩头和外壳导通，从而造成接地故障。对于瓦斯继电装置来讲，要是运维人员忽视防护装备，没有依据要求安装防雨罩，一旦雨水进入接线盒而且浸透接线柱，就会引发直流接地故障和误跳闸状况，这样就会影响光伏发电站稳定运行 。^[2]另外，户外电缆芯要是存在破损情形，并且长期处在潮湿环境里，那么空气中的水分会致使其绝缘性能下降，进而引发直流接地故障。

（二）内部结构引起的故障接地

运作直流系统之际，如果二次线路跟经常开关的开关柜柜门等转动部件相接触，那么二次线路的绝缘皮会因转动部件而被磨损，当它严重受损时，就会致使直流接地故障出现。另外，接线松动也能够引发接地故障，在连接断路器机构箱端子排的二次线路时，要是操作人员未按照规范标准把螺丝拧紧，那么接线头在断路器多次跳合时极容易从端子处滑出，一旦搭在铁件上就会引发接地故障。基于光伏电站直流系统的接线盒多数被安置于外界环境里，极容易遭受小动物的破坏进而出现直流接地故障，每当小老鼠把电缆外皮咬坏之际，就会致使直接故障 。

另外，在季节交替的环境里，且昼夜温差比较大，地基有时会遭受热胀冷缩的作用力进而下沉，不过在其下沉之际，动机构箱底部的电缆同样会跟着沉陷，从而致使电缆产生断裂问题，在其断裂之后，导线截面与大地接触的时候也会造成直流故障。

此之外，电缆芯于二次接线的端子上运作时，要是操作人员误以为另一端是备用芯或者不带电的电缆头，进而把它暴露于铁件上，就极易引发接地故障。拆除电缆芯时，倘若操作人员未采取任何绝缘包扎举措，便将带电的电缆芯从端子排上拆除，那么拆除的电缆芯对侧依旧处于运行状态，在此情形下一旦接触到铁件就会发生接地故障。

三、光伏电站直流系统接地故障的处理方式

（一）拉回路法

被视为检查直流系统接地故障颇为常见手法之一的拉回路法，于检查进程之中，需将蕴含接地故障回路的直流电源加以断开之举，且要把该停电时间把控在3s以内，而操作人员能够依照次序去拉开由各直流屏对外供应的照明回路、信号回路、操作回路以及保护回路等直流负荷回路 。当进行拉路操作时，操作人员务必要留心保护其余电路的稳定性，以此防止出现保护误动的状况，据知悉，常见的保护装置依据反措要求均会具备防止直流电源消失致使保护误动的举措，对于光伏电站里的重要设备来讲，应当先做好防护举措，要是有必要的话可以申请调度断开保护跳闸压板。与此同时，操作人员同样需要强化故障防范意识，在实施拉路或者启动控制保险时应当充分做好事故防御准备，防止开关误跳等意外情形出现。

（二）直流接地选线装置监测法

借助现代化设备（如图1）来开展直流系统绝缘情况的在线监测，这种方式被称作直流接地选线装置监测法。它凭借信息化技术优势，能够实现对直流系统运行状态的在线监测，可实时报告直流系统的接地故障，还能及时显示接地回路的编号。然而在应用过程中，它存在一定局限性，容易因监测点安装数量产生影响，从而无法精准定位故障位置，而且应用此方式时，要先安装相应的监测设备，所以适用于新系统修建，不适用于旧系统改造。检修人员需依据光伏发电站的运行规模，考量电站的成本造价，结合直流系统的的运行情况，去挑选恰当合适的接地故障检测方式，以此保证检测方式具备适应性，从而能够迅速快速地查找出直流系统接地故障的准确位置，进而提高故障检修的效率，及时让直流系统恢复稳定运行，最终为光伏发电站的长效长期运行提供可靠保障 。

图1.直流接地绝缘监测装置示意图

四、查找光伏电站直流系统接地故障的注意事项

（一）严格按照查找步骤实施作业

面对光伏电站直流系统接地故障，着手去开展处理工作之际，检修人员务必要强化规范意识，严格遵从故障查找步骤去施行具体的操作。直流系统里空气开关以及熔断器的安装方式呈现为分层分级配置的状况，常常是通过总路空开、分路空开串联而成的，如此一来，两级空气开关就把直流回路划分成了三段。既两级空气开关能用在直流屏总路空气开关那儿，还能当作各设备分路空气开关，所以三段回路能分成：其一，直流母线跟引出线回路；其二，总路空开馈出电缆以及桥接母线回路；其三，分路空开馈出的保护、控制、监视还有储能回路。在查找故障之际，检修人员得依次针对这三段回路去展开检测工作呐，并且要留意重点查找第三段回路，主要是因为第三段回路数量多、接地繁杂且故障几率是最高的。所以，从事检测之人员，要强化检修之意识，依据查找之步骤，逐个完成检测之内容，务使故障检测具备全面性，防止出现漏检以及误检此类现象。

（二）明确查找要求

为了能够迅速定位直流系统接地故障的精确位置，明确接地原因，检修人员需全面掌握三段回路的组织结构，熟悉其运行功能，知晓现场设备、系统的安装位置，在确定光伏电站直流系统接线的具体位置后，才可以开展故障查找作业，这样才能在进行拉路操作时，避免出现漏拉、错拉等状况，确保直流系统接地故障处理方式应用的有效性，进而及时恢复直流系统的正常运行。

对于分路空气开关查找要求来讲，检修人员要先确定总路空开下级串联起来的全部空气开关，这可依据先信号后控制、从室外朝室内的原则排出拉路顺序，以此快速确定故障回路。对于测控装置的电源空开、遥信电源空开以及通讯电源空开等信号回路的查找要求而言，通常在其不影响故障跳闸的情形下能够先行拉路。倘若这类空开控制回路里存在接地故障，那么检修人员就无需对控制回路、保护回路这些重要回路进行短时停电。 这样做也有助于提高检修效率，节省检修成本。

五、光伏电站预防直流系统接地故障的有效措施

鉴于直流系统对光伏电站有着重要意义，在其运行期间，要强化风险管控观念，增强电力系统的故障防范办法，一旦直流系统出现接地故障，要及时采取有效举措予以处理，迅速恢复直流系统的正常运转。因为直流系统的结构比较复杂，所以当其发生接地故障后会加大故障检修难度，故而，为了有效降低直流系统的接地故障，要落实故障预防措施，提升光伏电站直流系统的运行品质。

光伏电站建造时，相关人员要加大现场施工质量监管力度，得严格按照各系统以及设备的安装指标、连接标准等来开展操作，要确保直流系统各安装环节的操作质量，还要保证其连接紧密，由此消除系统内部的安全隐患，进而提高其稳定性 。^[3]。

另外，光伏电站投入运营之后，电站管理人员要落实日常巡检工作，要定期对各类设备予以清理，要全面检查室外端子箱、机构箱等重要设备的密封性，要及时清理尘土、杂物等污物，防止其附着于直流系统内部设备之中，避免影响设备的安全性。对于室外电缆来说，运维管理人员需定期清理电缆沟的积水和杂物，预防电缆受潮致使绝缘能力降低，借此规避接地故障，保证直流系统能够稳定运行。运维人员在日常维护期间，需要针对二次电缆的绝缘功能展开测试，以此及时察觉电缆破损之类的问题，借助绝缘测试工作能够精准找出绝缘指标不达标的电缆，方便运维人员实施更换，这对防止直流系统出现接地故障有益处。

五、结束语：

光伏电站开展建设工作，达到我国清洁能源被有效利用的效果，在使环境污染问题得以减少之际，还令不可再生资源的消耗数量降低，推动我国可用能源跟光伏产业一同发展 。想要尽可能让光伏电站的效用价值得以充分发挥，那么在其运行期间，就要着重关切直流系统以及其他关键系统的稳定运行状况，结合关乎光伏电站以及直流系统的现实运行环境与真实运行状态两个方面，对直流系统的接地故障展开精准判断，依据运行指标挑选科学且有效的检修方式来进行处理，及时消除存有的故障隐患，借以提高直流系统的可靠性以及稳定性，确保光伏电站能够维持正常运行状态，从而为光伏电站的经济发展奠定优良基础 。