光伏场站电气设备跳闸事件分析及防范措施

光伏场站电气设备跳闸事件分析及防范措施

李传波

(吉林电力股份有限公司，长春  130000)

摘要:光伏场站建设周期短，发展迅速，光伏场站不同原因导致的电气设备跳闸事件也不断增加，通过对光伏场站电气设备跳闸原因的分析，提出了设计施工运维阶段的防范措施，提升了光伏场站的设备可靠性，提升了场站的发电效益。

关键词: 光伏；电气设备；跳闸；分析；防范措施

Analysis and preventive measures for electrical equipment tripping events in photovoltaic power stations

LI Chuanbo

(Jilin Electric Power Co., Ltd., Changchun 130000)

ABSTRACT: The construction period of photovoltaic power stations is short and the development is rapid. the number of electrical equipment trips in photovoltaic stations due to various reasons is on the rise. By analyzing the causes of these trips, preventive measures have been proposed during the design, construction, and operational phases to enhance the reliability of the equipment in the stations and boost their power generation efficiency..
KEY WORDS: Photovoltaic; electrical equipment; trip; analysis; preventive measures

0 引言

随着新能源装机规模不断增加，光伏场站电气设备问题也在不断的增多。根据对近几年光伏场站运行数据的不完全统计，某公司所属光伏场站共发生各类电气设备跳闸52起，其中主变跳闸4起、集电线跳闸26起，占跳闸总数的一般以上，应该引起关注，有必要对这些电气设备的跳闸进行分析，查找存在的共性问题，剖析深层次的原因，提出有针对性的对策，有利于提高新能源设备的可靠性。

1 电气设备跳闸事件

光伏场站4起主变跳闸事件中均是由于主变低压侧全绝缘管母运行中绝缘击穿导致设备跳闸。目前，绝缘管母被越来越多的新能源场站所应用，逐步取代了传统的共箱母线，但受管母使用经验的限制，绝缘管母缺陷逐渐暴漏；26起集电线跳闸中，基本是由电缆终端、避雷器、绝缘子、导引线线夹、电缆对地绝缘不良等引发设备跳闸的。

2事件原因分析

2.1  管母制造工艺不良

屏蔽层与聚四氟乙烯绝缘层间有空隙，制作时内部存在分层缺陷，改变了绝缘层中电压的分布，运行中气隙产生微小的局部放电，随着运行逐渐发展，最终形成径向绝缘击穿的孔洞，全绝缘管母接头处绝缘屏蔽筒击穿，如图1。绝缘管母对生产环境及制造工艺要求较高[1]，环境洁净度不够或生产工艺质量不稳定，会导致产品质量下降，运行期容易出现绝缘击穿情况。

图1管母故障图

Fig. 1Fault diagram of busbar

2.2  管母现场施工工艺原因

现场施工工艺把控不严，导致有粉尘或其他微小杂质夹杂在绝缘材料上，在长期额定电压运行下，不断对外放电，最终导致绝缘击穿；绝缘管母密封热缩套密封不良，潮气进入，导致管型母线绝缘降低，最终产生放电击穿。绝缘管母中间接头和终端头处的安装工艺要求较高，现场安装工艺不良容易留下隐患；长时间运行后，绝缘材料也易发生老化、密封不严，也会影响绝缘性能。对投运的各场站数据进行统计，主变低压侧采用全绝缘管母占48%。

2.3  管母维护经验原因

管母维护经验少，不能及时发现其潜在缺陷。与传统母线相比，缺乏运维指导经验和配套的管理规范，给管母的后期运维带来困扰。

2.4  电缆终端制作工艺不符合规范

电缆终端现场制作工艺不到位，长时间内部放电最终绝缘击穿导致线接地。

图2电缆终端绝缘击穿

Fig.2Insulation breakdown of cable terminal

2.5避雷器及绝缘子本身质量问题

避雷器及绝缘子质量不良，绝缘击穿导致集电线接地。

图3绝缘击穿的绝缘子

Fig.3insulators with insulationbreakdown

2.6引下线线夹质量问题

引下线线夹选型不当或制作工艺不良等原因造成引下线脱落导致集电线接地。

2.7电缆绝缘破损

施工中外力造成电缆损伤，绝缘击穿导致集电线接地。

图4电缆破损

Fig.4 Cable damage

3防范措施

3.1工程设计方面

主变低压侧引线及接线端子满足新版反措绝缘化的要求，根据项目情况，对比浇注式、挤出式、绕包式全绝缘管母、半绝缘管母及共箱母线等优缺点，选择合适的技术路线；根据反措要求，新安装开关柜不应使用绝缘隔板，母线加装绝缘护套和热缩绝缘材料后，空气绝缘净距离也应满足相关要求，针对潮湿等特殊环境，充分考虑一定的设计裕量；直埋电缆应尽量避免电缆中间接头，电缆中间接头建议采用地上电缆分支箱的型式；雷害风险较高的杆塔和线段应加装线路避雷器，大风频发区域的悬垂线夹和连接金具等附件应选用耐磨型，重冰区及大风舞动区还应考虑舞动对金具的影响，线路舞动区段应采用相间间隔棒等措施，防止大风舞动导致相间短路。

3.2设备选型方面

鉴于绝缘管母、绝缘子、避雷器[2]、电缆及电缆终端、线夹等设备可能存在质量问题，应采用技术成熟、口碑较好的品牌产品，严格供货质量验收把关，对供货产品要进行抽样质量检测；主变低压侧也可采用半绝缘管型母线，在架构上安装支柱绝缘子，将半绝缘管母固定于支柱绝缘子；主变低压侧还可使用常规的封闭母线和共箱母线均能实现整个母线系统全绝缘，提升主变低压侧母线设备的可靠性。

3.3工程施工方面

管母、绝缘子、避雷器[3]、电缆终端等设备施工过程加强质量控制，建立作业程序文件及质量标准，完善制作安装工艺标准，并做好过程监督和质量验收；管母安装完成后，要对管母进行耐压试验，确保施工过程不遗留隐患；地埋式电缆时，电力电缆应选择铠装层保护，平原、丘陵地区选择钢带铠装，山地、高山地等高差较大地区宜选择钢丝铠装电力电缆，电力电缆中间接头处应有可靠的保护措施及明显标志；敷设地埋式电缆时，应制订专项方案及安全质量措施，做好施工工艺、施工外力的控制，确保电缆不被拉伤、刮伤；注意当地气候条件，避免潮湿环境下制作直埋电缆中间接头；电缆直埋线路沿线每100米设置1个电缆标志桩，埋深、覆沙及盖板、走向标识要满足相关规定；电缆终端的制作应由厂家有经验的人员进行；项目基建期避免暴力施工，尤其针对隐蔽工程做好监管，利用工程智慧管理手段，对施工质量问题进行追溯和考核。

图5电缆敷设及防护

Fig.5Cable laying and protection

3.4运维管理方面

定期对主变低压侧管母等设备进行红外成像[4]测温及局部放电检测[5]分析工作，管母相间温差大于3K时，应引起注意，及时发现绝缘材料有瑕疵导致击穿的问题[6]；加强同类型管型母线的管控力度，着重开展运行期的红外监测、检修中的绝缘电阻试验、介损试验、电容量及工频耐压试验，对存在的问题管母进行有计划的改造；运维人员定期对电缆终端等进行红外成像测温及分析工作，及时发现电缆终端及引线接头存在的隐患，及时采取有效措施；做好设备维护和绝缘监督，按照试验周期进行预防性的试验，定期开展设备巡视及隐患排查，改善电气设备运行环境，封堵孔洞防止潮气和小动物进入；及时清理线路通道特别是密集输电通道内的树障、堆积物等，严防因树木、堆积物与线路距离不足引起放电事故；及时清理或固定线路通道内彩钢瓦、大棚薄膜、遮阳网等易飘浮物，防止大风吹起引发短路故障；定期进行绝缘子、避雷器预防性试验，对于不符合预防性试验规定的绝缘子、避雷器及时更换，提高线路的防雷能力。

4结束语

通过对光伏场站中普遍存在的全绝缘管母故障和集电线跳闸的问题阐述，两大类故障较具有代表性，管母故障会导致设备长时间（一般7天左右）停运，集电线路故障也会造成1-2天的电量损失，这些设备故障所造成的后果还是比较严重的。从产品质量、施工工艺、运维管理等方面深刻剖析问题产生的原因，有针对从工程设计、设备选型、工程施工、运维管理等不同阶段采取了相应的解决措施，可有效避免施工、运行中可能遗留的隐患及缺陷，减少后期发生故障的可能性，提高了电气设备运行可靠性。

5参考文献

[1]郝越峰，马春雷，陆禹初.全绝缘管型母线缺陷分析及改进措施[J].高压电器, 2020,56(11):84-89.

[2]刘建月, 张志东.一起避雷器爆炸事故分析[J].电气技术, 2023，24 (7): 73-76.

[3]张召涛, 钟光强, 李晓斌. 一起氧化锌避雷器爆炸事故分析[J]. 高压电器, 2015, 51(8): 192-196.

[4] 带电设备红外诊断应用规范: DL/T 664-2016[S]. 北京: 中国计划出版社, 2016.

[5] 黄灵资, 刘昊. 基于带电检测技术的一起35kV金属氧化物避雷器缺陷分析[J]. 电气技术, 2019, 20(1): 112-115.

[6]陈 滔.主变变低绝缘管母发热缺陷分析及应对研究[J].技术应用, 2018,25(8):108-109.

作者简介

李传波（1975—），男，学士，高级工程师，主要从事电力系统自动化及新能源管理工作。