[干货]逆变器出现接地故障 紧急应对措施有哪些?

在光伏系统中，一旦逆变器发生接地故障，不仅会导致电站无法并网影响发电量，严重的话会造成整个发电系统的设备故障甚至是人员伤亡，所以，电站一旦出现逆变器的接地故障报警，运维人员都会高度重视。

究竟哪些原因会引起逆变器接地故障?

在光伏并网发电的电气系统中，逆变器前端电气系统主要组成部分有：太阳能光伏组件、直流防雷汇流箱、电感电容滤波部件和直流配电柜等。由于组件、汇流箱及逆变器放于屋顶或空旷的野外环境，极易受雷击而使系统产生极端的电涌电压，虽设计有防雷器等器件但也不能完全避免高电压的产生，瞬间的高电压将会严重影响直流系统的绝缘性能，造成正极或负极侧的系统接地，从而引发逆变器的接地故障报警。

除了上述情况外，绝缘材料不合格，小动物啃咬导致线缆绝缘损坏，线缆受尘土潮气腐蚀导致绝缘性能降低，金属物掉落到元器件上等均会造成直流侧接地引起逆变器接地报警。

图1 地埋线缆被腐蚀

图2 线缆绝缘磨损

图3 线缆破损

逆变器接地故障该如何检测?

各厂家的逆变器有一项最为基本的功能——直流绝缘检测功能，它可以自动监测出由于各种原因引起的逆变器接地故障。

逆变器绝缘检测功能的基本原理为欧姆定律，即：通过电压激励被测装置，然后测量激励所产生的电流，利用欧姆定律计算出电阻，再通过与标准值进行对比，从而确定绝缘电阻是否正常。

逆变器的接地故障该如何应对?

当逆变器发生接地故障报警时，应按照以下步骤进行排查：

1.查看逆变器报警信号，确认逆变器报PV接地故障，记录并将报警信号复位；

2.断开该逆变器对应的直流进线空开，分别测量直流空开上口电压，正负极对地电压，找出接地的汇流箱；

3.切除该汇流箱，恢复其余汇流箱并网运行；

4.测量接地支路对应汇流箱各支路电压，找出接地的支路并断开；

5.恢复该汇流箱其它光伏阵列支路的并网运行；

6.找出该汇流箱接地支路的接地点，消除接地故障，恢复支路并网运行。

处理逆变器接地故障的实例

在现实中发生的一些接地故障，会令人摸不着头脑。在青海某光伏电站，某台逆变器在每天上午9:00至9:10之间会发生接地故障报警，通过各种方法进行了解排查，并测试了该逆变器对应的每台汇流箱的绝缘情况，但测试结果均正常。最终，经过多方人员共同排查发现，由于该电站组件安装方式为双轴跟踪方式，组件会根据太阳的角度不同旋转至不同的位置。该逆变器下某支路的组件连接电缆由于绑扎带松动，在组件旋转过程中长时间磨损造成绝缘层破皮，而每天上午9:00至9:10，组件旋转至某特定角度时，该支路的组件连接电缆的破皮处会与支架发生接触，从而导致逆变器发生接地故障报警。

图 4 现场双轴跟踪设备

还有一些电站在雨后或一些特殊天气状况下也会发生接地故障，原因为电缆受潮导致绝缘性能下降所致。

图 5 雨后线缆沟积水

因此发生接地故障时，应该根据现场的实际情况考虑故障发生时的一些相关因素综合判断故障发生的原因，从而快速进行排查。

另外，为了防止逆变器接地故障，光伏电站运维人员应定期对逆变器进行维护。一方面，当逆变器内积灰比较严重时应进行清扫，防止因灰尘导致逆变器漏电或接地。另一方面，应定期利用绝缘电阻测试仪或其他专业工具进行一次线缆及各部件间的绝缘测试，以保证各部件间的绝缘满足系统要求。

结构

逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把直流电力转换成交流电力。一般由升压回路和逆变桥式回路构成。升压回路把太阳电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压；逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。逆变器主要由晶体管等开关元件构成，通过有规则地让开关元件重复开-关（ON-OFF），使直流输入变成交流输出。当然，这样单纯地由开和关回路产生的逆变器输出波形并不实用。一般需要采用高频脉宽调制（SPWM），使靠近正弦波两端的电压宽度变狭，正弦波中央的电压宽度变宽，并在半周期内始终让开关元件按一定频率朝一方向动作，这样形成一个脉冲波列（拟正弦波）。然后让脉冲波通过简单的滤波器形成正弦波。

功能

逆变器不仅具有直交流变换功能，还具有最大限度地发挥太阳电池性能的功能和系统故障保护功能。归纳起来有自动运行和停机功能、最大功率跟踪控制功能、防单独运行功能（并网系统用）、自动电压调整功能（并网系统用）、直流检测功能（并网系统用）、直流接地检测功能（并网系统用）。这里简单介绍自动运行和停机功能及最大功率跟踪控制功能。

1、自动运行和停机功能

早晨日出后，太阳辐射强度逐渐增强，太阳电池的输出也随之增大，当达到逆变器工作所需的输出功率后，逆变器即自动开始运行。进入运行后，逆变器便时时刻刻监视太阳电池组件的输出，只要太阳电池组件的输出功率大于逆变器工作所需的输出功率，逆变器就持续运行；直到日落停机，即使阴雨天逆变器也能运行。当太阳电池组件输出变小，逆变器输出接近0时，逆变器便形成待机状态。

2、最大功率跟踪控制功能

太阳电池组件的输出是随太阳辐射强度和太阳电池组件自身温度（芯片温度）而变化的。另外由于太阳电池组件具有电压随电流增大而下降的特性，因此存在能获取最大功率的最佳工作点。太阳辐射强度是变化着的，显然最佳工作点也是在变化的。相对于这些变化，始终让太阳电池组件的工作点处于最大功率点，系统始终从太阳电池组件获取最大功率输出，这种控制就是最大功率跟踪控制。太阳能发电系统用的逆变器的最大特点就是包括了最大功率点跟踪（MPPT）这一功能。

【来源：光伏标准及技术 】

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