本期主题

接地不当对发电量的影响

光伏【fú】系统安装之后,用户【hù】最关心就【jiù】是发电量,因为【wéi】它直接关系到用户【hù】的投【tóu】资回报,影【yǐng】响发电【diàn】量【liàng】的因素很多,组件,逆【nì】变器,电缆的质量,安装【zhuāng】朝向【xiàng】方位【wèi】角,倾斜角度【dù】,灰尘,阴影遮挡,组件和逆变器配比系统【tǒng】方案,线路设计,施【shī】工,电网【wǎng】电压等等【děng】各【gè】种因素都有可能,本系列文章将根【gēn】据实际案例一【yī】一探讨各【gè】种因【yīn】素。本文本文主要讨论接地不当对发电量的影响。
【深度解析】光伏系统发电量低之接地不当

1、案例现场

福建泉州的一个客户,安装一个30kW电站,发电量和同等装机容量的电站对比偏低,主要原因是经常被雷击坏,维修要花较长时间。还有经常无故重启现象,逆变器显示电压和实际电压有时间不一致。笔者便去现场考察。

从逆【nì】变器电量记录上看,9-21月份平均每天发【fā】电约100度,相同的【de】地【dì】方【fāng】约120度左右,要稍【shāo】低一点【diǎn】,最高的一天有200度。组【zǔ】件没有阴影遮挡,表面【miàn】干净无灰尘,组件颜【yán】色一【yī】致,没有色差【chà】,逆变器没有【yǒu】漏电流报警【jǐng】,电网电【diàn】压报警等信息。

组件【jiàn】使用多晶270W,数量【liàng】是120块,逆变器使【shǐ】用深圳古瑞【ruì】瓦特Growatt 30000TL3-S,采【cǎi】用20块串联,6路并网的方式,直【zhí】流【liú】电缆采【cǎi】用光伏专【zhuān】用【yòng】4mm专【zhuān】用电缆,交流电缆【lǎn】采用型号BVR线径为10mm的铜电缆,交流开关采用500V63A,组件安装方位【wèi】角朝南,倾斜角度【dù】为18度,电气系【xì】统方案和线路【lù】设计及【jí】支【zhī】架均【jun1】符合要求。

经分析,发电量低的主要原因是逆变器被雷击坏过一次,前后共有【yǒu】3天时间【jiān】没发电,还有几天【tiān】逆【nì】变器【qì】无【wú】故障停机一【yī】段时【shí】间,也影响发电。经过【guò】现场考察,找到了事件的主要原因逆变器的地线没有和大地相连接。

【深度解析】光伏系统发电量低之接地不当

2、理论分析

电气设备的某个部分与大地之间作良好的电气联接称为接地。与大地土壤直接接触的金属导体或金属导体组称为接地体;联接电气设备应接地部分与接地体的金属导体称为接地线接地体和接地线统称为接地装置。电气设备接地【dì】的目的主要是【shì】保【bǎo】护人身和设备的安全,所有【yǒu】电【diàn】气设备【bèi】应按规定进行可靠接【jiē】地。

在光伏系统中,系统接地的作用非常大:

(1)防雷接地,将雷电导人大地,防止雷电流使人身受到电击或财产受到破坏。由于光伏发电系统的【de】主【zhǔ】要部【bù】分都安装在露天状态下【xià】,且分【fèn】布的面积较大,因此存在着【zhe】受直接和【hé】间接雷击【jī】的危害。同时,光伏发【fā】电系统【tǒng】与相关电气设备及建【jiàn】筑物有【yǒu】着直接的【de】连接,因此【cǐ】对光伏系统【tǒng】的雷击还会涉及相关的设备【bèi】和建筑物及用电负载等。为【wéi】了【le】避免雷击【jī】对光伏【fú】发电系统的损【sǔn】害,就需【xū】要设置防雷与接地系【xì】统进行防护。

太阳能光伏发电系统的防雷措施和设计要求:

太阳能光伏发电系统或发电站建设地址的选择,要尽量避免放置在容易遭受雷击的位置和场合。尽量避免避雷针的投影落在太阳电池方阵组件上。根据现场状况,可采用避雷针、避雷带和避雷网等不同防护措施对直击雷进行防护,减小雷击概率,并应尽量采用多根均匀布置的引下线将雷击电流引入地下。多根【gēn】引【yǐn】下线的分流作用可降低引下【xià】线【xiàn】的【de】引线压降,减少侧击的危险,并【bìng】使引下线泄流产【chǎn】生的【de】磁场强度减小。

为防止雷电感应【yīng】,要将【jiāng】整个【gè】光伏发电【diàn】系统的所有金属物,包括【kuò】电【diàn】池组【zǔ】件外框、设备、机【jī】箱/机柜外壳、金【jīn】属线管等【děng】与【yǔ】联【lián】合【hé】接地体等【děng】电位【wèi】连接,并且做到各自独立接地。在系【xì】统回路上逐级加装防雷器件,实行多级保【bǎo】护,使【shǐ】雷击或开关浪涌【yǒng】电流【liú】经过多级防雷【léi】器件泄流。一般【bān】在光伏发电【diàn】系统直流【liú】线路部【bù】分采用直流电源避雷器【qì】,在逆变后的交流线【xiàn】路部分使用交流电源【yuán】避雷器。

(2)安全接地,防止用电设备由于绝缘老化、损坏引起触电、火灾等事故。光伏电站设备寿命是25年,而且放在户外【wài】,容易受【shòu】到外界影响,设备接地【dì】后,就【jiù】可以【yǐ】减少【shǎo】事【shì】故的发生。

(3)逆变器参考电位,理想的【de】参考【kǎo】地可以为系【xì】统(设备)中的任何【hé】信号【hào】提供【gòng】公共【gòng】的【de】参考【kǎo】电位,大地可以认为是一个电阻非常低、电容量【liàng】非【fēi】常【cháng】大的物体,拥有吸收【shōu】无限电【diàn】荷【hé】的能力【lì】,而【ér】且在【zài】吸收大量【liàng】电【diàn】荷后仍【réng】能保持电位不【bú】变【biàn】,常被【bèi】作为电【diàn】气系统中的参【cān】考地来使用。电网侧的电【diàn】压也是把大地做为零电位。以【yǐ】大地为零电位,逆变器的交流【liú】电压和【hé】直流电压【yā】可以检【jiǎn】测得更准确,更稳定,检测组件对地的漏电【diàn】流也需要把地作为一个参考点。

(4)防电磁干扰的屏蔽接地,逆变器是把直【zhí】流【liú】电转【zhuǎn】为交流【liú】电的设备,里面【miàn】有电力【lì】电子变【biàn】换,频率一般为5-20KHz,因【yīn】此会【huì】产生交变电场,所以【yǐ】也会【huì】产生【shēng】电磁辐射。外界的电磁干扰【rǎo】也会对逆变【biàn】器运行【háng】造成【chéng】影响,将电气干扰源引入大地,抑制外来电磁干扰对逆变器的影响,也可【kě】减少逆变器产生【shēng】的干扰【rǎo】影【yǐng】响其它【tā】电子设备。

(5)防组件出现PID,PID效【xiào】应(Potential Induced Degradation)全称为电势【shì】诱【yòu】导衰减。PID直接危害就是大量【liàng】电【diàn】荷聚集在电池片表【biǎo】面,使电池表面的【de】钝【dùn】化, PID效应的危害【hài】使得电池【chí】组件的功率急剧衰减。使得电池【chí】组件的【de】填充因【yīn】子【zǐ】(FF)、开路电压、短路电【diàn】流减少。减少太阳能电站【zhàn】的输出功【gōng】率,减少【shǎo】发电量,减少太阳能发电站的电站收益。接地系统可以延缓组件的衰减过程。

【深度解析】光伏系统发电量低之接地不当

3、接地线的长度及规格

光【guāng】伏系【xì】统要求有一个【gè】良好的接地系统,做好接地系统【tǒng】既是设【shè】备稳定、可靠工作的需要【yào】,也是保障【zhàng】设备和人身安全【quán】的需【xū】要。光伏接地系统包括防雷地、安全地、工作地,三种接【jiē】地线在某【mǒu】一公共点接【jiē】在一起后再通过等电位【wèi】连接带接到【dào】接【jiē】地体。个【gè】良【liáng】好的接【jiē】地系统除【chú】了必须【xū】有良好的接地体以外,接地线的长度和【hé】用材规格【gé】是极【jí】其重要的方面。

长度要求:为【wéi】防止雷电流【liú】或故障电【diàn】流所产生的高电位对设备的【de】损害,要求【qiú】接地线长度尽可【kě】能【néng】短,还要【yào】尽【jìn】可能避免弯曲,绕圈。一般【bān】情况下,接地支线的长度应该小于3米,接地干线的长度应该小于15米

用材规格:光【guāng】伏标准对接地线有明【míng】确的规定,接地线和【hé】交【jiāo】流相线或者直流线面积有关,当相线截面积小于16平方时,地线和相线面积相【xiàng】等,并大于【yú】2.5平【píng】方;当相线截【jié】面积小于35平方大于16平【píng】方时,地线的【de】截面积最小为16平【píng】方,当相【xiàng】线截面【miàn】积【jī】大于35平方,地线截面【miàn】积为相线截【jié】面【miàn】积的【de】一半。

3、总结
光伏【fú】系统的地线【xiàn】如果不【bú】接【jiē】,逆变器【qì】及配电【diàn】柜里面的防【fáng】雷器将成为【wéi】摆设失去作用,系统【tǒng】电压、对地【dì】漏电流和绝缘电阻【zǔ】都有可能测不准而产【chǎn】生误报,从而影【yǐng】响逆变器的正常运行。这台30kW的电站,地线不过100多元,而每年的电量最高损失可达500多元。