光伏系【xì】统安装之后【hòu】,用户最关心就【jiù】是发电量,因为它【tā】直接【jiē】关系到用户的投资回报,影响发电【diàn】量【liàng】的因素【sù】很多,组件,逆变器,电缆的【de】质量,安【ān】装朝向方位角【jiǎo】,倾斜角度,灰尘,阴【yīn】影【yǐng】遮挡,组件【jiàn】和逆变【biàn】器配比系【xì】统方案,线路【lù】设计,施工,电网电【diàn】压等等各种因素都有可【kě】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【nì】变器电量记【jì】录【lù】上看,9-21月份平均每【měi】天发电约100度,相同的地方【fāng】约【yuē】120度左右,要稍低一点【diǎn】,最高的一天有【yǒu】200度。组件没【méi】有阴影遮挡,表面【miàn】干净无灰【huī】尘,组件颜色一致,没【méi】有色差,逆【nì】变器没有漏电流【liú】报警,电网【wǎng】电压报警【jǐng】等信息。

组【zǔ】件使用多晶270W,数量【liàng】是120块,逆【nì】变器使用深圳古瑞【ruì】瓦特Growatt 30000TL3-S,采用20块串联,6路并网的方式,直【zhí】流【liú】电缆采用【yòng】光伏专用【yòng】4mm专用电缆【lǎn】,交流电缆采用型号BVR线径为10mm的铜电【diàn】缆,交流开关采用500V63A,组件【jiàn】安装方位【wèi】角朝南,倾【qīng】斜角【jiǎo】度为18度,电气系统方案和线路设计及支架【jià】均符【fú】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天时间没发电,还有几【jǐ】天逆变【biàn】器无故障停【tíng】机一段时间,也影响发电【diàn】。经【jīng】过现场考察【chá】,找到【dào】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。电气设备接地【dì】的目的主要是保【bǎo】护人【rén】身和设备的安全,所有电气【qì】设备应【yīng】按规定进行【háng】可【kě】靠接地。

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】的主要部分都安装【zhuāng】在【zài】露天状态下【xià】,且分布的面积【jī】较大,因【yīn】此存在【zài】着受直接【jiē】和间接雷击的【de】危【wēi】害。同时【shí】,光伏发电系统与相关【guān】电气设备及【jí】建筑物有着直接的连接,因此对光伏系【xì】统【tǒng】的雷击还会涉及相关的设备和建【jiàn】筑物及用电负载等。为了【le】避免雷【léi】击对光伏发【fā】电【diàn】系统的损【sǔn】害,就需【xū】要设置防雷与接地系【xì】统进行【háng】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【duō】根引下【xià】线的分流作用【yòng】可【kě】降低引下线的引线压降,减【jiǎn】少侧【cè】击的危险,并使引下【xià】线泄流产生的磁【cí】场强度减【jiǎn】小。

为【wéi】防止【zhǐ】雷【léi】电感应,要将整个光伏发电系统的所【suǒ】有金属【shǔ】物,包括电池组【zǔ】件外框、设备、机箱/机【jī】柜外【wài】壳、金属线管【guǎn】等与联合接【jiē】地体等电位连接,并【bìng】且做到各自独立接【jiē】地。在【zài】系统回【huí】路【lù】上逐级加装防雷器件,实行多级保护,使雷击或开关浪【làng】涌电流【liú】经过多级防【fáng】雷器件泄【xiè】流。一般在光伏发【fā】电【diàn】系【xì】统直流线【xiàn】路部分【fèn】采用直流【liú】电源避雷器,在逆变后的【de】交流线路部分使【shǐ】用交流电源避雷【léi】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,容易【yì】受到外界影响【xiǎng】,设【shè】备接地后,就可以减少事故【gù】的发生【shēng】。

(3)逆变器参考电位,理【lǐ】想的参考地可以为系【xì】统【tǒng】(设【shè】备【bèi】)中的任何信号提供公【gōng】共的参考电位【wèi】,大地可【kě】以【yǐ】认为是【shì】一【yī】个电【diàn】阻【zǔ】非常低、电容量非常大【dà】的【de】物【wù】体,拥有吸收无限电【diàn】荷【hé】的能力,而【ér】且在吸收【shōu】大量电荷后仍能保【bǎo】持电位【wèi】不变,常被作为电气系统中的参考【kǎo】地来使用。电网【wǎng】侧的电压也【yě】是把大地做为零电【diàn】位。以大地为零电位,逆变器的交流电压和直流电压可以检【jiǎn】测得【dé】更准确,更稳【wěn】定,检测组件对地的漏电流【liú】也【yě】需【xū】要把地【dì】作为一个参考点。

(4)防电磁干扰的屏蔽接地,逆变器是【shì】把【bǎ】直【zhí】流电转为交流电的设备,里【lǐ】面有电力电子变换,频率一般为5-20KHz,因此会【huì】产生交【jiāo】变电场,所【suǒ】以也会产生电磁辐【fú】射。外界的电磁干扰也会【huì】对【duì】逆【nì】变器运行造成影响,将电气干【gàn】扰【rǎo】源引入大【dà】地,抑制外来【lái】电磁干扰【rǎo】对逆变器的影响,也可减少【shǎo】逆【nì】变器产生【shēng】的【de】干扰【rǎo】影响其它电子设备。

(5)防组件出现PID,PID效应【yīng】(Potential Induced Degradation)全【quán】称为【wéi】电势诱导衰减。PID直接危害【hài】就是大【dà】量电荷聚集在电池片表面,使【shǐ】电池表面的【de】钝化, PID效应【yīng】的危害使得电池【chí】组件的功率急剧衰减。使【shǐ】得【dé】电池组件的【de】填充因子(FF)、开路电压【yā】、短路【lù】电流减少。减少太【tài】阳能电站的输出功率,减少【shǎo】发【fā】电【diàn】量,减【jiǎn】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【guāng】伏【fú】系统要【yào】求有一【yī】个良好的接地系【xì】统,做好【hǎo】接地系统既是设备稳定、可靠工作的需要,也【yě】是【shì】保障设备和人【rén】身安全的需要。光伏接地系统包括防雷地、安全地、工作地,三【sān】种【zhǒng】接地线在某一公共【gòng】点接在一起后再通过【guò】等电位连接带接到接【jiē】地体。个良好的接地【dì】系【xì】统除了必须【xū】有良【liáng】好的接地体以外,接【jiē】地线的长度和【hé】用材规格是极【jí】其重要的方【fāng】面。

长度要求:为防止雷电流【liú】或故障【zhàng】电流所产生【shēng】的高【gāo】电位【wèi】对设备的【de】损害,要求接地线长度尽可能短,还要尽可【kě】能避免弯曲,绕【rào】圈【quān】。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【guāng】伏标准对接地线有明确的规定,接地线【xiàn】和交【jiāo】流相【xiàng】线或者直【zhí】流线【xiàn】面【miàn】积有关,当相线截【jié】面积小于【yú】16平方时,地线和相线面积相等,并大于2.5平方;当相线截【jié】面积【jī】小于35平【píng】方大【dà】于16平方【fāng】时【shí】,地线的截面积【jī】最小为【wéi】16平方,当相线截【jié】面积大于35平方,地线【xiàn】截面积为相线截面【miàn】积【jī】的一半。

干货|实践解析接地不当对光伏发电量的影响

3、总结
光伏系统的地线如果不【bú】接,逆【nì】变【biàn】器【qì】及配电柜里面的防雷器将【jiāng】成为摆设失去【qù】作用,系统电压、对地漏【lòu】电【diàn】流和绝缘电阻都有可能测不【bú】准而产生误报,从而【ér】影响逆变器的【de】正【zhèng】常运【yùn】行【háng】。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。