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太阳能电站雨天的怪事

一座位于日本爱知县的太阳能电站最近一直被一件怪事困扰。每到雨天，逆变器的远程监控系统就会检测出接地故障，电站停止运作。转天雨停后，维修人员来到电站，在确认安全后，将漏电保护开关复位后，逆变器又重新恢复工作。但下次雨天逆变器还是会停止工作，而且每次停止工作的逆变器还不同，甚至有时集电箱的漏电保护开关也会断开。

这座电站在雨季短期内出现同类故障可达10次以上。这个故障提高了维修成本，对电站的发电效率也造成了影响。

因为电站只在雨天出现接地故障造成电站停止运行，所以维修人员推测，这一故障是雨天太阳能板发生异常导致的。

之所以是推测，是因为要彻底搞清雨天电站的实际情况存在一定的困难。首先，雨天存在较大的触电风险，所以电站检查通常不在雨天进行。其次，电站的远程监控系统无法实时报告故障。即使电站白天出现故障，管理员也只能在晚上11点左右收到系统的故障报告。待转天维修人员到达电站，雨已经停了，所以还是无法把握雨天电站的实际情况。

02

寻找故障原因

因为推测是太阳板的问题，为了摸清太阳能板在雨天的情况，维修人员用喷雾器向太阳能板喷水，模拟雨天的环境。在逐个检查了所有太阳能板后，维修人员没有发现出现异常的太阳能板。

虽然故障不是太阳能板的原因，但是维修人员并非一无所获。通过向太阳能板喷水，维修人员测得有些被浸湿的太阳能板的绝缘阻抗值比正常数值低1MΩ（通常值为50MΩ～100MΩ）。而且因为喷雾器只能模拟小雨，如果是实际的大雨，维修人员预测这个差值还能更大。


基于这个线索，维修人员再次推测，这个数值差会不会是雨天逆变器停止工作的原因呢？

针对这一问题，维修人员咨询了太阳能板的制造商。制造商表示，雨天太阳能板绝缘阻抗值的确会出现下降的情况，而且检测人员检测到的数值差在正常变动范围内。

03

雨天的突击检查

虽然绝缘阻抗值的变化属于正常现象，但为了彻底解决雨天逆变器停摆的故障，维修人员准备破例在强降雨天气对电站进行突击检查。

维修人员终于等来了一个连续几天的强降雨天气，监控系统在当晚也收到了故障报告。转天维修人员对电站进行了突击检查。为了保证维修人员的安全，这次只针对出现接地故障的线路的太阳能板进行了检查。

到达电站后，为了确认逆变器运转情况，维修人员首先对集电箱的状况进行了检查。检查发现，有3台逆变器输入的直流线路中的太阳能板存在雨后漏电的情况,3台逆变器在雨天都会跳闸，跳闸原因都显示为接地故障。

跳闸的3台逆变器通过接线盒送电。维修人员通过测量分别向这三台逆变器输电的接线盒的输入端接线头的绝缘阻抗值来了解每个组列的情况。通过测量，维修人员确定了5个绝缘阻抗值非常低且正在漏电的组列。

维修人员断开了这5个组列和太阳能板的连接，开始对这5个组列中的每块太阳能板进行仔细检查。检查发现，每块太阳能板的绝缘阻抗值之间存在很大差异。对于绝缘阻抗值在10MΩ以上的太阳能板，只有绝缘阻抗值降低1MΩ以上，生产厂家才会认定其为异常。但现场有的太阳能板的绝缘阻抗值只降低了约0.4MΩ,这和生产厂家主张的异常值有较大差异。


在确认了这一状况后，维修人员将包含有绝缘阻抗值极低且正在漏电的太阳能板的直流线路切断，并在这种状态下再次启动了逆变器。结果逆变器可以正常运转。

之后，维修人员又接通了含有正在漏电的太阳能板的直流线路，结果在5分钟后，集电箱的漏电保护启动，切断了这三台逆变器的线路。而交流线路发生漏电时，集电箱的漏电保护是立即启动的。所以维修人员终于明白了，这座电站雨天停止工作的原因是电站直流线路漏电。

而之所以直流线路在漏电5分钟后才被切断，是因为由太阳能板发出的直流电通过逆变器转化为交流电的周期是5分钟。逆变器在转换过程中发现漏电后，切断了电站漏电的直流线路。

04

雨天太阳能电站的接地故障

正如上文提到的这座电站所发生的那样，如果在雨天等空气潮湿的天气条件下或是渔光互补等安装环境较为潮湿的电站发生漏电，说明电站系统中的组件、电缆或者逆变器带电部件有绝缘损坏的地方。这种故障一般表现为逆变器报绝缘阻抗低，或者漏电保护开关跳闸。

当电站系统出现绝缘损坏等故障，绝缘值低于逆变器设定值，逆变器的绝缘故障和漏电流检测就会启动故障报警程序，直至逆变器停机。如果逆变器检测系统出现问题，或者报警阀值调高，交流部分的漏电流保护开关就会动作。

电站接地故障不仅会导致电站无法并网影响发电量，严重的会导致整个发电系统的设备故障或人员伤亡。所以，光伏逆变器并网运行前需要检测对地绝缘情况，防止触电发生。


除了文中详细介绍的直流部分绝缘阻抗过低，交流部分漏电的情况也会使电站发生接地故障。此外，设置时间越早的电站越容易发生这种故障，且目前所有类型的太阳能电池板都有可能发生这种问题，所以电站的日常检修尤为重要。

而如果电站在施工完成并网之后的近半年内频发这一故障，主要与施工质量关系较大，如在施工过程中逆变器直流进线电缆不合格、绝缘性能低、人为导致的破损或者出现衔接端子未做好防护进水，都有可能引起直流接地现象。所以，电站的绝缘故障问题一定程度上也能反映该电站的施工质量。 

原标题：雨天光伏电站的接地故障隐患