光伏系统安装之后,用户【hù】最关心就是发电量,因【yīn】为【wéi】它直接关系到用户的投资【zī】回报,影响发电【diàn】量的因素很多,组件,逆变器,电缆的【de】质【zhì】量【liàng】,安装朝向方位【wèi】角,倾斜角【jiǎo】度,灰尘,阴影遮挡【dǎng】,组件和逆变器配比【bǐ】系统方案【àn】,线【xiàn】路设【shè】计,施【shī】工,电网【wǎng】电【diàn】压等等各种因【yīn】素都有可能。本文主要讨论接地不当对发电量的影响

干货|实践解析接地不当对光伏发电量的影响

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。

从逆变器【qì】电量记录上看,9-21月份平均每天发电约100度【dù】,相同的地【dì】方约120度【dù】左右,要稍低【dī】一点,最高的【de】一天有200度【dù】。组【zǔ】件没【méi】有阴影遮挡,表面干净无灰【huī】尘,组【zǔ】件颜色一致,没有【yǒu】色差,逆变【biàn】器没【méi】有漏电流报警,电网电压报警等【děng】信息。

组件使【shǐ】用多晶【jīng】270W,数量【liàng】是120块,逆变器使用深圳古瑞瓦特Growatt 30000TL3-S,采用20块【kuài】串【chuàn】联,6路并【bìng】网的方式,直流【liú】电缆采用【yòng】光伏专用4mm专用电缆,交流电缆【lǎn】采【cǎi】用型号BVR线径为10mm的铜电缆【lǎn】,交流【liú】开关采用500V63A,组件安装方位角朝南,倾斜角度为【wéi】18度【dù】,电气系统方案和【hé】线路【lù】设计及【jí】支架【jià】均符合要求。

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3天时【shí】间【jiān】没发电,还【hái】有【yǒu】几天逆变器无故障【zhàng】停机一段时间,也影响发电。经【jīng】过现场考【kǎo】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。

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【jiē】地【dì】的目【mù】的主【zhǔ】要是保护人身和设【shè】备的安全【quán】,所有电气设备【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【tǒng】的主要部【bù】分都安装在露【lù】天状态下,且分布的面积较大,因此【cǐ】存在着受直【zhí】接和间接【jiē】雷击的危害【hài】。同时,光伏发电系统【tǒng】与相关【guān】电气设【shè】备及建筑物【wù】有着直接的连【lián】接【jiē】,因此对光伏系统【tǒng】的雷【léi】击还会涉及相【xiàng】关的设备和建筑物及用电负载等【děng】。为了【le】避免雷击对光伏发电系统的损害,就需要【yào】设【shè】置【zhì】防【fáng】雷与接地系统进行防护【hù】。

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【duō】根【gēn】引下线的分流作用可降低引下【xià】线的引线压降,减少侧【cè】击【jī】的危险【xiǎn】,并使引下线泄流产生的磁【cí】场强度减【jiǎn】小。

为防止雷电感应,要将整个【gè】光伏发电系【xì】统的所有金属物,包【bāo】括电【diàn】池【chí】组件【jiàn】外框、设备、机箱/机柜外壳、金属线管等与联合接地体等电位【wèi】连【lián】接,并且做到【dào】各自独【dú】立接地【dì】。在系统回路【lù】上逐级加装【zhuāng】防雷器件,实行多级保护,使雷击或开关【guān】浪涌电流经【jīng】过多级防雷器件【jiàn】泄流。一般在光伏发电系【xì】统直流线【xiàn】路部分采【cǎi】用直【zhí】流电源【yuán】避雷器,在逆变【biàn】后的【de】交【jiāo】流【liú】线路【lù】部分使用交流【liú】电源避雷器。

(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【shòu】命是【shì】25年,而且放在户【hù】外【wài】,容【róng】易受到外界影响【xiǎng】,设备接【jiē】地后,就可以减少事故的发【fā】生。

(3)逆变器参考电位,理想的参考地可以为系统(设备【bèi】)中【zhōng】的任何【hé】信号提供公共的【de】参考电位,大【dà】地【dì】可【kě】以认为是一个电阻非常低、电容【róng】量非常大的物体,拥有吸收无【wú】限【xiàn】电荷的能【néng】力,而且在吸收大量电荷后仍能保【bǎo】持【chí】电位【wèi】不【bú】变,常被作【zuò】为电气系【xì】统中的参考地来使用。电网【wǎng】侧的电压也是【shì】把大【dà】地做为零电位。以大地为【wéi】零【líng】电位,逆变【biàn】器的交流【liú】电压和直流电压可【kě】以检测得更准【zhǔn】确,更稳定【dìng】,检【jiǎn】测组件对地的漏电流也需【xū】要把【bǎ】地【dì】作为一个参考点。

(4)防电磁干扰的屏蔽接地,逆【nì】变器【qì】是把直流电转为交流电【diàn】的设备,里面有电【diàn】力电【diàn】子变换,频率【lǜ】一般为5-20KHz,因此会产生交变电场,所以也会产生电【diàn】磁辐射【shè】。外界的电【diàn】磁干扰也会对逆变器运行【háng】造成影响,将电【diàn】气干扰源【yuán】引【yǐn】入大地【dì】,抑制外来电磁干【gàn】扰【rǎo】对逆【nì】变【biàn】器的影响,也可减少逆变器产【chǎn】生【shēng】的干扰影响【xiǎng】其【qí】它电【diàn】子设备。

(5)防组件出现PID,PID效应(Potential Induced Degradation)全称为【wéi】电势诱导衰减。PID直接危害就是大量电荷【hé】聚【jù】集在电【diàn】池【chí】片表面,使【shǐ】电池【chí】表面的钝化, PID效应【yīng】的危害使得【dé】电池组【zǔ】件的【de】功率急剧【jù】衰减。使得【dé】电池组件的填充因子(FF)、开路电压、短路电【diàn】流减少【shǎo】。减少太【tài】阳能电站的输出功【gōng】率,减少发电【diàn】量【liàng】,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。

干货|实践解析接地不当对光伏发电量的影响

3、接地线的长度及规格

光伏系统要求【qiú】有一个良好的接地系【xì】统,做好接地系统既是设备【bèi】稳定、可靠工作的需【xū】要,也是保障设备和【hé】人身【shēn】安【ān】全的需要【yào】。光伏接地系统包括防雷地、安全地、工作地,三种接地线在某【mǒu】一公共【gòng】点接在【zài】一起后再通过等电位连接带接到接地【dì】体。个良【liáng】好的【de】接地系【xì】统【tǒng】除了必须有【yǒu】良好的接地体以外,接地线的长度和【hé】用材规【guī】格是极其重要的方面【miàn】。

长度要求:为防止雷电流或【huò】故障电【diàn】流【liú】所产【chǎn】生的【de】高电位对设备的【de】损害【hài】,要求接地线长【zhǎng】度【dù】尽可能短,还【hái】要尽可能避免弯【wān】曲,绕圈。一般情况下,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:光伏标准【zhǔn】对接地线有明确的【de】规定,接地线和交流相线或者直流线面积有关,当【dāng】相【xiàng】线截面【miàn】积小于16平方【fāng】时,地线和相线面积相等,并大于2.5平方;当【dāng】相线截【jié】面【miàn】积小于35平方大于16平【píng】方时,地【dì】线的截面积最【zuì】小为16平【píng】方,当相【xiàng】线截【jié】面【miàn】积大【dà】于【yú】35平方【fāng】,地线截面积为相线截面积的【de】一半。

干货|实践解析接地不当对光伏发电量的影响

3、总结
光伏系统的地线如【rú】果不接【jiē】,逆变器及配电柜里面的【de】防雷器将【jiāng】成为摆设失去作用,系【xì】统电压【yā】、对地漏【lòu】电流【liú】和【hé】绝缘【yuán】电阻都有可【kě】能测不准而产生误【wù】报,从而影响逆变器的【de】正常运【yùn】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。