浅析大型光伏电站电气设备的运行维护检修李爱

浅析大型光伏电站电气设备的运行维护检修李爱

李爱

阳光电源股份有限公司安徽省合肥市232000

摘要：现阶段，光伏电站在我国发展迅速，在电力企业发挥着重要的作用。光伏电站中有许多的电气设备，这些设备在运行过程中经常会出现一些故障，导致光伏电站不能稳定运行，因此相关人员应该做好对电气设备的运行、维护和检修工作。本文对光伏电站电气设备的运行维护问题进行了分析，并提出了有效的应对策略，以期为相关企业提供参考。

关键词：大型光伏电站；电气设备；运行维护

引言

近年来，光伏发电在我国取得了很大的进步，光伏发电不仅降低了能源的损耗，而且对环境不会造成污染，光伏发电应用的主要能源是太阳能，而太阳能是一种清洁的可再生资源，因此我国将光伏发电作为着重开发的电力生产方式。大型光伏电站的发电是非常具有开发潜力的，随着我国经济的发展，光伏发电的使用范围扩大，但是光伏发电站对电气设备的要求较高，相关人员应该做好对设备的检查工作，从而保证大型光伏电站能够稳定、安全地运行。

1光伏发电站的发电原理

光伏发电系统主要由三大部分组成：太阳能电池板组件、控制器、逆变器。在光伏发电过程中，太阳能电池板起到核心作用，它是光转化为电的桥梁。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能转换成电能，从而产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以形成一个太阳能电池方阵，这个方阵的输出功率比较大。太阳能电池板组件通过收集光，太阳能，然后转换成电能，之后通过太阳能控制器和逆变器将电输送给用电设备。整个系统的方框图如下图所示。

图1光伏发电系统图

2、光伏发电存在的问题

近年来光伏发电虽然从技术和市场上都得到了飞速发展，但值得注意的是，光伏发电自身存在一些问题需要亟待解决：

2.1发电效率偏低，目前我国火电机组年利用小时数一般可达500小时以上，最高可达7000小时以上，水电年机组利用小时约在3500小时左右，而光伏组件只有2000小时左右。

2.2发电成本偏高，目前生产一度电，火电成本约为0.4~0.5元，水电成本约为0.2~0.3元，核电成本约0.3~0.4为元，风电成本约在0.6元以上，而光状发电成本在1元以上；从上网电价看，风电上网电价约为火电1.3倍，而光伏上网电价约为火电的2.2倍。

3、效率影响因素分析

3.1、自然环境因素：光辐照资源、温度太阳福射强度指太阳投射到组件单位面积上的福射功率，这里的温度是环境温度，光伏组件的工作温度一般比环境温度高。

3.2、光伏组件

光伏组件的光电转换效率、组件标称功率偏差、组件的光照人射率和组件初始光致衰退效应这4个方面因素影响光伏电站效率。光伏组件的转换效率越高、标称功率正偏差越大、光照人射率越高、光致衰退效应越小，光伏电站效率越高。如果光伏组件衰减越慢，电站长期效率越高。

3.3、光伏组件匹配

由于制造工艺限制，同型号的光伏组件存在制造误差。当组件构成方阵时，会产生组件匹配损失，组件串联时会产生电流损失，组件并联时会产生电压损失。组件匹配损失范围在1.5%一3％，典型值为2％。

3.4、电池温度

光伏电池的工作温度对光伏方阵的输出功率响重大影响，单晶硅电池功率温度系数为一0.5％/℃即电池工作温度上升1℃，电池输出功率降低0.5％。如果由于环境温度和太阳辐射使得电池工作温度由于标准条件工作温度35℃，使得电池功率下降17.5％，进而光伏电站效率也至少下降17.5％。

3.5线损、变压器损耗

光伏发电系统内部的各个环节都需要使用电缆来进行电能传输，因此传输过程中必然存在阻抗损耗。对于大型光状发电系统，交流电能并网前需要变压器升压，其系统损耗相对于小型光伏发电系统多了变压器损耗。

4、措施

积极进行系统集成研发工作，主要目标是提高效率、降低成本，包括开展系统解决方案的研发和推广；新技术、新产品的跟踪和应用；光伏电站及其环节的（效率）检测和分析；技术信息化（数据库）以及工程共性难题研究和解决。

5、变压器运行过程中的常见故障

5.1短路故障变压器短路故障主要指变压器出口短路，以及内部引线或绕组间对地短路、及相与相之间发生的短路而导致的故障。发生短路原因与结构设计、原材料的质量、工艺水平、运行工况等因数有关，电磁线的选用是其中关键的一环。基于变压器静态理论设计而选用的电磁线，与实际运行时作用在电磁线上的应力差异较大。

5.2放电故障根据放电的能量密度的大小，变压器的放电故障常分为局部放电、火花放电和高能量放电三种类型。当油中存在气泡或固体绝缘材料中存在空穴或空腔，由于气体的介电常数小，在交流电压下所承受的场强高，但其耐压强度却低于油和纸绝缘材料，在气隙中容易首先引起放电，此为局部放电；悬浮电位和油中杂质引起火花放电，一般来说，火花放电不致很快引起绝缘击穿，主要反映在油色普分析异常、局部放电量增加或轻瓦斯动作，比较容易被发现和处理，但对其发展程度应引起足够的认识和注意；电弧放电是高能量放电，常以绕组匝层间绝缘击穿为多见，其次为引线断裂或对地闪络和分接开关飞弧等故障。

6、变压器保护措施

配置保护技术配电变压器发生短路故障时，保护配置能快速可靠地切除故障，对保护10kV高压开关设备和变压器都非常重要。保护方式的配置一般有两种：一种利用断路器；另一种则利用负荷开关加高遮断容量的后备式限流熔断器组合。断路器参数的确定和结构的设计制造均需严格按标准要求进行，兼具操作和保护两种功能，所以其结构复杂，造价昂贵，大量使用不现实，而采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的保护配置，既可提供额定负荷电流，又可断开短路电流，并具备开合空载变压器的性能，能有效保护配电变压器，且成本较低，易于普遍使用。

7、监控系统改造前运行状况及存在问题：

监控中心担负三区多座变电站的运行监控任务，在实际运行过程中发现诸多问题：监控信息量大、人员工作量大，接入系统信息量遥信、遥测、遥控遥调点多、杂，改造前模式以所有被控站上传的遥信信息都汇集到监控中心数量很大。旧的监控系统采用APCS3000集中控制系统通用模式下的监控系统，即变电站一次接线图、信息报警窗和语音报警三项监控内容相结合，以互相印证的方法监视各站运行状态。这种监控模式存在的弊端是随着被监控站增多，监控工作的有效性和实时性会反比降低。

8、具体改造及实施情况

监控系统信息分层显示及报警功能改造结合APCS3000电力调度自动化系统是在不影响原有的监控功能基础上进行的。本工程采用信息分类处理技术，重要信息以画面光字形式显示，以三种等级的光字画面层层相连，集中监视，多渠道检查。提高了监控的安全性，提高了监控中心对无人站的监视和控制能力。监控系统信息分层显示及报警功能改造，结合当今最先进的计算机技术、网络技术、数据库技术和自动化技术，并综合考虑当今电力系统的需求和未来的发展，结合无人变电站值守的丰富运行经验，研究论证出无人值守变电站集中监控的新模式。

结束语

综上所述，大型光伏电站在我国电力系统中发挥着重要的应用，光伏电站由很多的电气设备组成，其稳定、安全运行直接关系到供电的质量，所以相关电气设备运维人员应该做好对光伏电站的电气设备维护和检修工作，积极引进先进的技术，尤其是对于光伏电站中主要的电气设备电气组件、逆流箱、变电设备以及汇流箱要针对设备的特点，采取适当的措施做好运维工作，从而保证光伏电站的稳定运行。

参考文献：

[1]薛小强.大型光伏电站电气设备的运行维护检修[J].通讯世界，2016（03）：118-119.

[2]张新强.探讨大型光伏电站电气设备的运行维护要点[J].科技资讯，2017，15（17）：40+42.