直流接地故障是最常见的一种故障在光伏系统和未被发现的一半。一个直流接地故障电流的不受欢迎的条件通过设备接地导体电路直流电源(逆变器之前)。接地故障可能会导致重大的安全问题,如电弧故障,在高压的情况下,电弧闪光。除了安全隐患、地面断层创建一个火灾隐患裸金属加热的短路电流。
为了更好地理解直流接地故障,让我们回顾一些术语和审视一个光伏系统。
接地国家电气规范中定义的术语,是:
- 设备接地导体(EGC)= "导电路径(s),它提供了一个接地故障电流路径和设备一起连接正常的非载流金属部件和系统接地或接地电极导线,或两者兼而有之。
- 接地电极导线(GEC)= "导线用于连接系统接地导体或设备接地电极或接地电极系统上的一个点。”
- 接地导体= "一个系统或电路导体故意停飞。”
图1:Negatively-Grounded光伏系统(直流侧)
EGC用于债券所有导电部件(模块、货架)和通用电气提供路径。EGC的电气连接,因此整个系统,接地电极。接地电极是一个大型金属杆驱动到地球至少8英尺的深度。它通常是铜、铝或铜包铝。
在直流接地故障电流流过EGC或任何的金属由于意外接触接地导体接地。这种联系通常发生由于导体绝缘损坏,安装不当,掐线,和水,可以创建一个导体和EGC之间的电气连接。
为什么直流接地故障危险?
在大型光伏系统直流接地故障尤其危险,因为他们可以很容易发现。接地保护(GFP)设备不合理的小(< 1安培)接地故障电流泄漏,因此它为什么被称为“盲点”。
在发生第二次故障电流较大的GFP旅行线路,最初的直流接地故障成为大规模并行路径电流。这正是发生在2009年加州贝克斯菲尔德的火在383千瓦光伏阵列导致重大火灾,最初的2.5音箱在12 AWG导体接地故障成为第二个311 - amp的路径接地故障,伸缩接头分离大500年MCM (7.7 AWG)输出电缆。GFP清除第二接地故障时,大电流通过返回第一个未被发现的接地故障,快速融化的绝缘导体和开始一个火。
如何检测直流接地故障,诊断和减轻吗?
如前所述,直流接地故障的检测是困难的,尤其是在大型光伏系统。这是因为直流接地故障往往低于最低灵敏度GFP的设备。直流接地故障检测技术包括绝缘电阻监测和剩余电流探测器(rcd)。建议执行接地测试使用绝缘电阻监测每天早上来测量地面的阻力。这必须在数组执行开路状态。绝缘电阻测试揭示了两种可能性——高于最低,系统可以开始或绝缘电阻低于最低,这表明损坏绝缘和接地故障的可能性。同时,rcd可以放在数组导体测量异常电流将显示一个接地故障。
诊断技术
即使在接地故障检测隔离开关电路(GFDI)逆变器成功地旅行很难找到一个接地故障的来源。首先,技术人员应该检查GFDI吹通过连续性测试。连续性测试将执行的领导万用表金属的融合,将刻度盘阻力。如果电阻保险丝吹高,必须更换。接下来,技术人员应执行绝缘电阻测试导体使用绝缘测试仪。在这个测试电压的导体,生成一个线上的电流测量(与基线相比绝缘完好)来确定绝缘电阻的状态。
在实践中,确定接地故障的来源可能是一个挑战由于接地故障可能发生在接地导体和EGC或金属组件在任何时候的电路。确定一个接地故障的来源:
- 确保逆变器是孤立于数组的正面和负面的导体;
- 关闭直流断开现场电压的导体;
- 积极的和消极的导体之间的测量电压确定数组的开路电压;和
- 措施积极地和消极的。
如果没有接地故障应该有0伏特到地面的指挥。如果从导体对地电压存在,检查每个连接点(直流断开,合路器盒)返回数组。一旦发现故障,更换线(s),并记录测试和更换。
什么是未来的光伏系统直流接地故障预防?
直流接地故障可以避免使用种新型(non-isolated)逆变器,1)有敏感的电子设备,可以感知断层低至300毫安,2)没有接地导体,从而减少意外的可能性目前地面。而不是反相直流到交流通过电磁感应,种新型逆变器采用电子反演和电气隔离的铁芯。与GFP融合与practically-grounded逆变器和变压器,他们能感觉到地面小故障和有效地旅行线路。另一个越来越普遍的策略是使用模块级电力电子(mlp),它可以从一个人关闭电源模块。
成功的预防、检测和直流接地故障的诊断是一个更大的光伏系统调试计划的一部分,将在本系列的下一篇文章的主题。
有关专家
教练迈克尔•金斯堡是一个太阳能专家对于美国国务院,作者和哥伦比亚大学工程学博士候选人。他也是首席执行官掌握绿色,在那里他培训了近一千名技术人员在全球太阳能光伏安装、维护和操作。