浅谈光伏电站设备的可靠性

摘要：基于统计冀北区域多个光伏发电站的组件、汇流箱、直流柜、逆变器、高压柜、SVG等设备运行的情况，分析不同厂家、不同系统的设备故障、发电量、运行可靠性等技术指标的对比数据。

关键词：光伏发电站；汇流箱；直流柜；逆变器；运行可靠性

1光伏发电设备的可靠性

1.1组件

从收集的各光伏电站故障数据分析来看，组件易出现的绝大多数故障为断线、虚接类故障，极少数为接线盒烧毁、防反二极管损坏、玻璃碎裂等故障。每年因组串断线、虚接类故障而影响发电容量最高可达5.3%，最低达1.8%。断线、虚接类故障大多数（90%以上）出现在组件插头与电缆的连接处，主要受施工工艺不良影响导致连接不紧实、绝缘受损、MC4虚接等问题，最后演化成故障。另外，经常出现的异常情况还有组件间互相遮挡，组件受遮挡影响导致的功率及寿命损失相对较大，应高度重视，及时消除各类遮挡物。反馈：（1）与组件连接的电缆宜选用软铜线电缆，不宜选用硬铜线电缆，以便连接紧实。（使用软铜线连接的光伏电站，组件断线、虚接烧损的故障发生率低于使用硬铜线连接的光伏电站，前者约为后者数量的一半）（2）减少MC4插头环节的使用，改为与电缆直连的方式或使用防水接线端子盒方式，MC4插头应尽量选用组件厂家原厂产品。

1.2汇流箱

从收集的数据分析来看，汇流箱出现的故障多数为通信故障、保险损坏等类型，少数类型为防雷器、断路器故障，汇流箱总体故障发生率不高，对发电系统的影响较低。保险损坏故障原因较多，主要可归为接触不良烧损、组件短路熔断、保险质量问题三类。目前各电站暂无彻底解决保险烧坏问题的方法，日常维护工作中应及时发现，及时更换。如果因保险自身问题频繁烧坏，可以尝试去掉保险环节。另外，数据显示汇流箱通信故障发生率较高，主要集中在夏季。通信故障原因主要为雷电波导致的电源模块、测控模块、串口板等硬件损坏，问题处理较为费事费力。随着设备厂家对产品的不断升级，抗雷电感应能力不断提升，汇流箱通信的稳定性也不断得到提升。反馈：（1）对雷电发生率较高的区域，应重视汇流箱及通信设备的防雷措施，应选用防雷特性好的汇流箱及通信设备厂家。（2）对老旧的汇流箱设备，通过在汇流箱侧及串口侧加装防雷模块可以有效防止雷电感应导致的设备频繁损毁，增强通信稳定性。（3）汇流箱应充分保证汇流功能，其他保护、通信、监测等功能应尽可能减少，以增强汇流箱的耐用性。

1.3直流柜

从收集的数据分析来看，各厂家及不同类型的直流柜故障数量均较低，每年故障发生数量在个位数内，整体运行较稳定。直流柜发生故障频率最高的是防反二极管过热故障，原因多为二极管散热不良，性能降低，电阻升高，长期如此最终成为不可逆的高电阻，导致过热烧坏。反馈：（1）直流柜防反二极管应选择散热好、性能好的大厂家设备。（2）频繁发生防反二极管过热故障的，应考虑去掉防反二极管环节。

1.4逆变器

从收集的数据分析来看，市场上主流逆变器厂家阳光电源、上能电气、特变电工、华为等在冀北地区各光伏电站均有应用，不同类型的逆变器，如集中式、组串式、模块化等也有较广泛的应用。其中上能电气艾默生SSL0500B型模块化逆变器故障发生率最高，且故障处理成本高，应减少在环境恶劣及大容量光伏发电项目中的应用。阳光电源SG500MX型集中式逆变器故障发生率次之，故障类型多为接触器故障，其中LS公司生产的同批次接触器出现了共性问题，经厂家检测确认后可进行免费更换。西安特变电工TBEA-GC-500KTL型集装箱式逆变器故障发生率最低，运行稳定。华为SUN2000-36KTL组串式逆变器故障发生率也相对较低，运行较为稳定。

2升压站设备可靠性

2.1箱式变压器

从收集的数据分析来看，各厂家及各类型箱变整体运行都比较稳定，偶尔出现分接开关渗漏油等故障。在春季高负荷、冬季温度低等特殊时期应重点加以关注，应加强巡检，及时发现，及时处理，防止出现长期漏油导致变压器烧坏的问题。

2.2集电线路

从收集的数据分析来看，集电线路选择直埋电缆的方式运行稳定性要高于架空线路。集电线路故障发生率整体较低，主要故障类型为电缆头绝缘故障、铜铝线夹断裂等。电缆头绝缘故障的原因主要是施工工艺不良、电缆头做法错误、电缆头受潮等，电缆头受潮放电是产生绝缘击穿的诱因。通过在箱变内部增加除湿装置及使用有经验、口碑好的公司来制作电缆头，可有效增强电缆头运行的稳定性。架空线路发生故障类型最多的是铜铝线夹断裂故障，预防铜铝线夹断裂故障时，应使用增强型铜铝线夹，并增加固定螺栓排数，在设计时应加以重视和改进。

2.3高压开关

从收集的数据分析来看，各厂家及各类型高压开关故障发生率均较低，运行比较平稳。出现的主要故障类型是开关柜内脏污受潮，产生了放电现象。日常维护应保持配电室卫生干燥，结合预防性试验定期对套管、母线等进行清扫。

2.4静止无功发生器SVG设备

从收集的数据分析来看，静止无功发生器（StaticVarGenerator，SVG）设备出现故障的情况时有发生。冀北电网对SVG设备运行管理非常严格，SVG停运时要求陪停相应容量的发电单元，因此应高度重视SVG设备的运行情况。综合各电站、各厂家SVG设备运行情况，其中上海思源电气生产的SVG运行稳定性最好，且具有冗余性，发生故障时，可以旁路运行，能及时避免光伏单元陪停。南京南瑞、特变电工生产的SVG运行稳定性相对较差，不具备冗余性。各厂家SVG发生故障最多的类型是功率模块故障，因此应及时采购配套的功率模块作为备件，以便出现故障时及时处置。反馈：（1）采购阶段，应优先采购具备冗余性的SVG，在某一功率模块故障时，可以及时旁路运行，增强设备可靠性。（2）场站应及时采购一台配套的功率模块作为备件，以便在出现故障时及时处置，防止陪停弃光。

2.5自动化保护设备

从收集的数据分析来看，各光伏电站保护自动化设备整体运行比较平稳。其中南京南瑞保护设备应用最多，且较少发生故障及保护误动情况。自动化设备故障数量较少，但设备改造普遍较多，主要是按冀北电网电力监控系统网络安全要求进行的改造升级，包含非国产设备的改造、计算机信息化系统的改造、非法访问的改造、光功率改造、安防设备改造等。

3结语

随着光伏发电电价补贴的逐步下降，光伏发电上网价格趋于平价，光伏发电企业生存经营的压力不断增大。如何做好光伏存量资产的经营管理及新项目的效益扩展更显得更加重要[1-8]。本文从不同电站收集的数据整理分析得出的一些结论及经验反馈，可以为存量光伏电站的检修维护管理以及新增光伏项目实现投资效益最大化提供较好的借鉴。

参考文献

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作者：高新杰 单位：国家电投河北电力有限公司承德分公司