摘 要：當(dāng)前，光伏電站大規(guī)模投產(chǎn)，但同時(shí)光伏設(shè)備的故障處理面臨較大難題，本文主要就箱式變壓器單相接地、 高壓斷線、高低壓短路等典型故障的故障象征及分析處理過(guò)程展開(kāi)詳述，并提出了箱式變壓器的故障防范措施，希望對(duì)光伏電站安全運(yùn)行有所幫助。 

      關(guān)鍵詞：光伏電站 箱式變壓器 典型故障 分析 處理

      箱式變壓器有效分析箱式變壓器的故障情況，本文選用雙二次繞組箱式變壓器（ZGSll 一 Z．T—1000 ／ 38.5）, 可帶 2 臺(tái)集中式逆變器，其發(fā)電單元結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。該箱變采用的是三相三柱式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，低壓側(cè)有 2 個(gè)繞組，整體結(jié)構(gòu)分為高、低壓室、油箱等三大部分。在實(shí)際運(yùn)行中，箱式變壓器的常見(jiàn)故障有低壓繞組接地故障、 高壓側(cè)斷線故障以及高低壓側(cè)短路故障等，下面就此展開(kāi)詳細(xì)分析。

  一、光伏電站箱式變壓器典型故障 

    （一）低壓繞組接地故障分析 

      高壓配電柜低壓配電柜由于在光伏電站箱變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，并未設(shè)計(jì)中性點(diǎn)接線，若其低壓側(cè)出現(xiàn)單相接地類故障，會(huì)對(duì)絕緣造成較大危害。集中逆變器的運(yùn)行狀態(tài)不同，所表現(xiàn)的故障情況也會(huì)有差異。首先來(lái)說(shuō)，當(dāng)在光照不足的情況下， 發(fā)電單元不再工作，集中逆變器會(huì)脫離并網(wǎng)的狀態(tài)，這樣待機(jī)狀態(tài)下的逆變器將不再作為發(fā)電負(fù)荷，而是借助于箱式變壓器從電網(wǎng)上吸收電能。此時(shí)箱式變壓器所承 擔(dān)的是配電任務(wù)，若在箱變低壓位置出現(xiàn)單相接地，那么逆變器所接受到的線電壓仍不會(huì)改變，逆變器還會(huì)正常工作，然而相電壓會(huì)升高，在長(zhǎng)期運(yùn)行下，會(huì)造成箱式變壓器低壓側(cè)的絕緣損壞，甚至出現(xiàn)多點(diǎn)接地的情況。 

      其次，若有光照的情況下，集中逆變器會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⒕W(wǎng)狀態(tài)，通過(guò)分析其接線方式，箱變不接地的運(yùn)行方式，在單向接地狀態(tài)下，難以與大地構(gòu)成有效的回路，也就是不會(huì)有接地電流，逆變器出線線電壓也不會(huì)發(fā)生變化， 但其控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初，主要監(jiān)測(cè)的仍然是線電壓， 不會(huì)發(fā)現(xiàn)接地異常，逆變器仍會(huì)正常工作，但受接地影響，逆變器的整體效率會(huì)降低，進(jìn)而影響到光伏發(fā)電效益。 

（二）高壓側(cè)斷線故障分析 

      根據(jù)斷線位置的不同，箱式變壓器斷線故障又分為高壓引線和繞組斷線。當(dāng)箱變高壓側(cè)出現(xiàn)高壓引線斷線故障后，其直接導(dǎo)致逆變器跳閘，發(fā)電機(jī)組也會(huì)因故障而停機(jī)。箱變經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)，箱式變壓器內(nèi)部會(huì)有聲響以及特殊氣味，故障相的繞組會(huì)出現(xiàn)電阻無(wú)窮大的情況，而測(cè)量其直流電阻可發(fā)現(xiàn)正常相與故障相繞組問(wèn)的電阻也會(huì)無(wú)窮大，這樣基本可以判斷斷線故障的發(fā)生。而當(dāng)發(fā)生高壓繞組斷線故障時(shí)，其故障象征會(huì)有所 不同，主要表現(xiàn)在直流電阻不會(huì)表現(xiàn)為無(wú)窮大，而是僅為正常兩相問(wèn)直流電阻的兩倍。 

      通過(guò)測(cè)量故障后的電壓可發(fā)現(xiàn)，在高壓側(cè)，故障相與相鄰相的線電壓會(huì)降低，一般會(huì)降至額定線電壓的 50％，而正常相的線電壓并不會(huì)變化；在低壓側(cè)，斷線相所對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)一相的線電壓有明顯降低，但不會(huì)變?yōu)榱?，這主要是由感應(yīng)電壓所導(dǎo)致的。 

     （三）高低壓側(cè)短路故障分析 

      通常在箱式變壓器運(yùn)行中，相問(wèn)短路故障多有發(fā)生， 當(dāng)高／低壓側(cè)發(fā)生相問(wèn)短路時(shí)，會(huì)導(dǎo)致箱式變壓器對(duì)應(yīng)側(cè)斷路器跳閘，而且在故障沖擊下，箱式變壓器往往會(huì)伴隨有內(nèi)部異響、噴油、異味等情況。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)箱變短路故障的分析，要從保護(hù)動(dòng)作情況人手，大體了解箱變故障情況，然后要將箱變轉(zhuǎn)至檢修的狀態(tài)，做好安全措施，并將該光伏發(fā)電單元解列，詳細(xì)查看故障狀況。而且有時(shí)在故障初期，可能僅為箱式變壓器相問(wèn)故障， 若故障進(jìn)一步發(fā)展，會(huì)造成變壓器內(nèi)部繞組燒毀損傷， 鐵芯崩壞等更大損失，這種情況下箱式變壓器只能采取報(bào)廢處理。這里以箱變某次實(shí)際故障的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行分析，最初故障發(fā)生在低壓側(cè)相問(wèn)短路，在短路沖擊放電作用下，造成高低壓繞組間的擊穿短路，這種狀況下會(huì)造成更嚴(yán)重的短路放電，進(jìn)而造成鐵芯損壞，受高溫影響，箱變油箱內(nèi)部油會(huì)嚴(yán)重噴發(fā)，并且出現(xiàn)分解變質(zhì)等情況。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，高低壓繞組間短路的直接原因在于其本身便有絕緣薄弱點(diǎn)。 

      二、光伏電站箱式變壓器故障防范措施 

     （一）增設(shè)絕緣監(jiān)測(cè)裝置 

      對(duì)于本文所選箱式變壓器，屬于三相三線的星形接線，若出現(xiàn)單相接地的情況，會(huì)因不存在中性點(diǎn)而使得線電壓無(wú)明顯的改變，增大了接地故障排查的難度，接地逆變器持續(xù)工作可能造成接地故障的惡化，甚至帶來(lái)更大風(fēng)險(xiǎn)。為此，絕緣監(jiān)測(cè)裝置的使用，能夠?yàn)槟孀儐卧牟⒕W(wǎng)增添一道保障，若出現(xiàn)接地故障，會(huì)直接發(fā)出絕緣故障告警，而使故障單元解列。此外，為更好地應(yīng)對(duì)光伏箱式變壓器接地故障，宜采用含中性點(diǎn)接線的逆變器，而其接線組別宜選用 ynll 類型。 

     （二）加強(qiáng)日常絕緣監(jiān)測(cè)

      為保障光伏電站運(yùn)行安全，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格依規(guī)開(kāi)展定期監(jiān)測(cè)工作，特別是在絕緣監(jiān)測(cè)方面，能夠更及時(shí)的發(fā)現(xiàn)箱式變壓器的絕緣缺陷，降低站內(nèi)設(shè)備故障幾率。在實(shí)際光伏電站運(yùn)維中，需適當(dāng)提高箱變絕緣監(jiān)測(cè)的頻次。 

     （三）重視油樣化驗(yàn)

      經(jīng)光伏電站箱變故障分析，其內(nèi)部絕緣缺陷是導(dǎo)致高壓故障的關(guān)鍵原因，為避免類似故障發(fā)生，需做好箱變內(nèi)部油樣的化驗(yàn)工作。從內(nèi)部絕緣出現(xiàn)缺陷到引發(fā)故障，均是在較長(zhǎng)時(shí)間逐漸積累的，其在惡化過(guò)程中通常會(huì)有放熱或放電的問(wèn)題，進(jìn)而使得油樣成分發(fā)生拜年話。通過(guò)定期化驗(yàn)，能夠更有效的去檢測(cè)絕緣狀況，必要時(shí)還要采取干預(yù)措施，避免絕緣情況惡化。在箱變運(yùn)行中，還要加強(qiáng)油溫的監(jiān)測(cè)，通過(guò)增加巡視及化驗(yàn)的頻次的方式，避免油溫過(guò)高變壓器演變?yōu)楣收稀?/span>

     （四）做好投建階段技術(shù)選型工作
      為保證光伏電站長(zhǎng)期運(yùn)行的安全性，降低箱式變壓器的故障幾率，就要從光伏電站建設(shè)階段出發(fā)，切實(shí)做好選址、電氣設(shè)計(jì)、設(shè)備選型等工作，確保箱變產(chǎn)品本身質(zhì)量過(guò)硬，還要符合電站整體設(shè)計(jì)要求。

      三、結(jié)束語(yǔ) 

      綜上所述，本文以典型的箱式變壓器為例，結(jié)合光伏發(fā)電特點(diǎn)，詳細(xì)分析了其常見(jiàn)的接地、斷線以及短路等變壓器故障。為有效規(guī)避箱變故障，光伏電站運(yùn)維方要加強(qiáng)日常絕緣監(jiān)測(cè)，重視油箱化驗(yàn)工作，在條件允許下，還要增設(shè)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，切實(shí)保障箱式變壓器安全運(yùn)行。