光伏逆變器常見故障問題與處理措施分析

廣東水電二局股份有限公司 韓 祥

在光伏逆變器實(shí)際運(yùn)行期間，極易引發(fā)各種不同的故障問題，其對(duì)于光伏系統(tǒng)整體安全穩(wěn)定的運(yùn)行會(huì)帶來直接影響。所以，加強(qiáng)對(duì)光伏逆變器常見故障問題的有效檢測(cè)是極其有必要的，通過進(jìn)一步確定故障問題，并采取針對(duì)性的有效解決措施，把故障帶來的不良影響降至最低，進(jìn)而營造一個(gè)安全穩(wěn)固的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境。

1 排除光伏逆變器故障的基本原則

光伏逆變器不僅擁有交流、直流轉(zhuǎn)換的功能，而且還擁有較為強(qiáng)大的監(jiān)測(cè)故障功能、故障報(bào)警功能、維護(hù)故障功能等，其中還包含直流接地檢測(cè)、直流檢測(cè)、主動(dòng)電壓調(diào)整、電網(wǎng)電壓檢測(cè)、自動(dòng)停機(jī)和運(yùn)行等功能。在故障發(fā)生期間，光伏逆變器會(huì)發(fā)出故障報(bào)警和不同的信息提示，特殊情況下還能夠脫網(wǎng)停機(jī)。部分光伏逆變器還預(yù)留了RS485或USB 接口，用戶還能夠借助有線接入來獲取相應(yīng)的故障信息，同時(shí)對(duì)其實(shí)施針對(duì)性地故障排除。部分光伏逆變器還擁有Wi-Fi 無線傳輸功能，用戶可以在手機(jī)客戶端安裝相應(yīng)的控制軟件，就能夠隨時(shí)掌握光伏逆變器的實(shí)際工作參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)。

如若光伏逆變器出現(xiàn)脫網(wǎng)停機(jī)的情況，不可立刻開機(jī)，需要進(jìn)一步查明其原因，并維修好以后才能夠開機(jī)。在對(duì)其實(shí)施檢修期間，需要嚴(yán)格根據(jù)光伏逆變器維護(hù)手冊(cè)中的實(shí)際規(guī)范化步驟來排除故障，沒有受過專業(yè)培訓(xùn)的工作人員禁止對(duì)光伏逆變器進(jìn)行操作。再次啟動(dòng)開機(jī)時(shí)應(yīng)該進(jìn)一步確定接地線是否已連接可靠、機(jī)箱門是否鎖緊、無需使用的輸入輸出的端子上密封塞是否安裝好、直流輸入線與交流輸出線是否連接可靠。若發(fā)生事故的因素沒有排查清楚或出現(xiàn)不易排障的情況，需要將事故的詳細(xì)過程進(jìn)行記錄，同時(shí)及時(shí)與光伏逆變器生產(chǎn)廠家溝通聯(lián)系來將故障進(jìn)行有效解決[1]。

2 光伏逆變器的常見故障問題

2.1 光伏逆變器存在故障的特點(diǎn)

光伏逆變器在實(shí)際運(yùn)行過程中經(jīng)常有故障問題出現(xiàn)，其不僅難以確保光伏系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且實(shí)際故障診斷的難度也相對(duì)較大，主要是因?yàn)楣收闲畔⑺尸F(xiàn)的時(shí)間相對(duì)較短，應(yīng)該使用在線診斷技術(shù)以及快速實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)故障信息進(jìn)行有效收集，進(jìn)而來將故障類型做進(jìn)一步確定。與此同時(shí)，在數(shù)字電路實(shí)際運(yùn)行過程中，大多數(shù)是結(jié)合輸入量的變化來進(jìn)一步判定輸出量所產(chǎn)生的變化，但是逆變器電路通行的實(shí)際電流相對(duì)較大，所以也只能借助對(duì)電流輸出波形的有效分析，才能對(duì)故障的具體類型和精準(zhǔn)位置進(jìn)行判定。

特別是針對(duì)一些較為繁雜的結(jié)構(gòu)電路而言，因?yàn)槠浒碾娮釉鄬?duì)較為繁雜，所以需要對(duì)各個(gè)零部件實(shí)施逐個(gè)故障診斷，所以使得故障檢測(cè)過程中的時(shí)效性相對(duì)較差，無法有效對(duì)故障危害進(jìn)行有效控制。通常情況下，可以把逆變器故障分成結(jié)構(gòu)性故障和參數(shù)性故障兩種類型。其中結(jié)構(gòu)性故障主要是因?yàn)殚_關(guān)元件損毀等因素導(dǎo)致的，而參數(shù)性故障主要是因?yàn)殡姼小㈦娮璧仍阅芡嘶鶎?dǎo)致的。所以應(yīng)該進(jìn)一步判定具體故障問題，然后再使用針對(duì)性的解決措施將逆變器故障問題進(jìn)行有效控制，進(jìn)而確保能夠?qū)⒐夥孀兤鞯膶?shí)際功能有效發(fā)揮出來[2]。

2.2 絕緣阻抗低

光伏逆變器的一個(gè)較為常見的故障之一為絕緣阻抗低，其主要是由于電纜絕緣電阻和光伏組件自身電阻相對(duì)較低導(dǎo)致的。如果有此事故發(fā)生，那么極易導(dǎo)致整個(gè)光伏系統(tǒng)存在較大的安全隱患，電流很可能會(huì)通過設(shè)備的金屬外殼，嚴(yán)重影響設(shè)備的正常使用性能。為避免人體同時(shí)接觸大地和面板帶電部分，導(dǎo)致電擊的危險(xiǎn)事故發(fā)生，在并網(wǎng)前應(yīng)該借助光伏逆變器來進(jìn)一步檢測(cè)絕緣電阻，如果絕緣電阻出現(xiàn)降低的情況，那么光伏逆變器就會(huì)自動(dòng)開啟保護(hù)狀態(tài)，同時(shí)暫停工作[3]。

2.3 直流電壓過高

現(xiàn)階段伴隨著光伏系統(tǒng)規(guī)模的逐步壯大，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中會(huì)存在許多功率等級(jí)相對(duì)較大的電流。在此種高電壓的工作環(huán)境中，導(dǎo)致電力設(shè)備運(yùn)行過程中存在的運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)也較為顯著。也就是說串聯(lián)的光伏組件數(shù)量較多，光伏逆變器所輸入的直流電壓值已遠(yuǎn)大于其允許值的上限。為此，在使用逆變器元件期間，需進(jìn)一步對(duì)其具體的運(yùn)行溫度條件進(jìn)行明確，如實(shí)際運(yùn)行期間有溫度偏低的情況，那么就極易出現(xiàn)直流過壓保護(hù)故障的問題發(fā)生。

2.4 逆變器損壞、母線電壓低

使用一段時(shí)間的光伏逆變器，極易會(huì)造成設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)老化等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致光伏逆變器出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，使其無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)[4]；由于光伏逆變器一般情況下在其運(yùn)行期間處于極限發(fā)電的狀態(tài)，所以如果是早晨或晚間出現(xiàn)母線電壓低故障，那么不會(huì)有較大故障出現(xiàn)。可是如果母線電壓低出現(xiàn)在白天，就可采用故障排除法來進(jìn)一步精準(zhǔn)地定位故障發(fā)生的位置。

2.5 漏電流故障

光伏逆變器在實(shí)際運(yùn)行過程中，漏電流故障作為其中一種較為常見的故障問題，即電流泄露。如果有此故障問題出現(xiàn)，會(huì)對(duì)逆變器本身的安全穩(wěn)固性和應(yīng)用性能帶來大的不良影響，很難讓光伏系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。所以應(yīng)把漏電流故障當(dāng)作一項(xiàng)日常檢測(cè)內(nèi)容，加強(qiáng)對(duì)各線路的實(shí)際運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)檢測(cè)。通常情況下可借助電流測(cè)試儀器來診斷故障，結(jié)合電路中電流的實(shí)際變化來對(duì)其進(jìn)行有效分析，從而來進(jìn)一步確定故障發(fā)生的實(shí)際位置。一般來說，此種漏電流故障通常是因?yàn)樵O(shè)備質(zhì)量不過關(guān)、安裝不規(guī)范、安裝地點(diǎn)選擇錯(cuò)誤等因素導(dǎo)致的。所以，相關(guān)工作人員如果發(fā)現(xiàn)故障時(shí)就應(yīng)該立刻定位實(shí)際故障點(diǎn)，同時(shí)采用相應(yīng)的絕緣措施[5]。

3 光伏逆變器常見故障的有效處理措施

為確保能夠更加科學(xué)、及時(shí)地將光伏逆變器存在的故障進(jìn)行有效診斷，應(yīng)該采用科學(xué)合理的光伏逆變器故障診斷技術(shù)手段，精準(zhǔn)地將故障部位進(jìn)行有效判定，促使故障處理措施能夠更具針對(duì)性。采用故障診斷技術(shù)，可以有效分析檢測(cè)逆變器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而將故障發(fā)生部位和故障類型進(jìn)一步推斷出來，促使故障處理效率得以顯著提升。

可以把故障診斷看成一類識(shí)別模式，加強(qiáng)對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)識(shí)別、信息收集、故障原因分析等方面內(nèi)容的研究，同時(shí)還應(yīng)該根據(jù)逆變器實(shí)際運(yùn)行的具體情況科學(xué)選取相應(yīng)的診斷技術(shù)，進(jìn)而更加精準(zhǔn)地排查出故障發(fā)生的原因和具體位置，促使光伏逆變器能夠一直保持在安全穩(wěn)固的運(yùn)行狀態(tài)下。下面對(duì)光伏逆變器常見故障的有效診斷手段和處理措施做如下分析。

3.1 絕緣阻抗低故障的有效處理措施

如果相關(guān)工作人員發(fā)現(xiàn)光伏逆變器在實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)絕緣阻抗較低故障出現(xiàn)時(shí)，首先應(yīng)該使用排除法進(jìn)行檢修，應(yīng)該進(jìn)一步確定光伏逆變器存在的實(shí)際故障部位，然后再對(duì)其采取針對(duì)性的有效解決方案，促使光伏逆變器能夠保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，確保光伏逆變器的運(yùn)行效率得以顯著提升。相關(guān)技術(shù)人員在實(shí)際檢測(cè)絕緣阻抗較低這一故障期間，應(yīng)該把逆變器輸入端的組串都拔掉，然后再對(duì)其進(jìn)行依次連接，進(jìn)而隨時(shí)檢測(cè)逆變器的具體運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)一步確定絕緣阻抗功能在不同連接條件下其功能會(huì)發(fā)生怎樣的變化。

如果逆變器處于開機(jī)的情況下絕緣阻抗是失效的狀態(tài)，那么代表此組串有故障問題存在。當(dāng)進(jìn)一步確定具體故障問題組串之后，再查看接頭有無水浸短接支架與燒熔短接支架等情況，如果有此類問題，那么極易出現(xiàn)光伏逆變器的故障，進(jìn)而使逆變器的使用性能大大降低。與此同時(shí)，相關(guān)工作人員還需要進(jìn)一步詳細(xì)檢測(cè)元件自身有無故障問題出現(xiàn)，特別是要重點(diǎn)檢查原件邊緣處有無被燒毀而導(dǎo)致接地或元件漏電等情況的發(fā)生。

3.2 直流電壓過高的有效處理措施

在現(xiàn)今光伏系統(tǒng)功率等級(jí)逐步增加的背景下，系統(tǒng)所使用的組件的實(shí)際功率都相對(duì)較高，為實(shí)現(xiàn)組件實(shí)際運(yùn)行需求，就應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的輸出電流和輸出電壓做進(jìn)一步提升。如果多個(gè)系統(tǒng)設(shè)備有較大的電流通過，那么將導(dǎo)致溫度出現(xiàn)大幅度的變化，進(jìn)而導(dǎo)致逆變器在運(yùn)行過程中極易因溫度的影響導(dǎo)致故障問題的出現(xiàn)。為此，在實(shí)際故障處理過程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)溫度系數(shù)充分考慮清楚，有效管控光伏系統(tǒng)運(yùn)行過程中的運(yùn)行溫度，防止電壓持續(xù)升高導(dǎo)致逆變器實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的安全穩(wěn)固性大大降低，促使設(shè)備故障發(fā)生幾率大大提升。

為此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)光伏逆變器期間，需要將溫度因素考慮在其范圍之中，同時(shí)提前制定好相應(yīng)的有效應(yīng)對(duì)保護(hù)方案。科學(xué)合理地對(duì)斷路器的具體位置進(jìn)行有效設(shè)定，進(jìn)一步將過壓引起的設(shè)備損壞現(xiàn)象大大降低。除此之外，在實(shí)際使用逆變器的過程中，相關(guān)工作人員還需要隨時(shí)監(jiān)控實(shí)際溫度情況，同時(shí)制定有效的調(diào)整措施。

3.3 逆變器開機(jī)沒有響應(yīng)的有效處理措施

相關(guān)工作人員如果發(fā)現(xiàn)逆變器開機(jī)沒有響應(yīng)，首先需要考慮是否是直流線路的連接出現(xiàn)了故障，有沒有接反直流線路，并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步檢查。一般來講，光伏系統(tǒng)中所使用的直流接頭通常情況下都擁有放電效果，可是壓線端子卻無此功能，因此，如果接反直流線路接頭，那么就會(huì)導(dǎo)致逆變器無法正常使用，出現(xiàn)開機(jī)無響應(yīng)的故障。所以相關(guān)工作人員應(yīng)該結(jié)合說明書規(guī)則正確連接正負(fù)極。除此之外，還應(yīng)該設(shè)置短路保護(hù)裝置于逆變器內(nèi)部，盡量降低接反接頭導(dǎo)致的故障問題，進(jìn)而保證直流接頭能夠正常啟動(dòng)運(yùn)行。

3.4 母線電壓低的有效處理措施

光伏逆變器中另外一個(gè)較為常見的故障問題之一為母線電壓低，針對(duì)此種故障，相關(guān)工作人員可以使用排除法對(duì)故障部位實(shí)施逐一排查，確定故障部位以后，再使用針對(duì)性的解決方案進(jìn)行有效處理。可以把短接支架、組件本身、直流接頭等作為檢測(cè)的重點(diǎn)，逐一對(duì)故障部位準(zhǔn)確的定位。通常情況下，母線電壓低故障一般都是在白天出現(xiàn)，相關(guān)工作人員必須精準(zhǔn)地將可能有故障存在的部位實(shí)施細(xì)致化檢測(cè)，進(jìn)而才可以將光伏逆變器的實(shí)際運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)大大降低。

3.5 漏電流故障的有效處理措施

首先，應(yīng)該對(duì)設(shè)備質(zhì)量是否過關(guān)、安裝是否規(guī)范、安裝地點(diǎn)選擇是否正確等因素進(jìn)行重點(diǎn)考量，進(jìn)一步將故障點(diǎn)進(jìn)行明確。確保電流能夠有序在系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)，如果是直流接頭有質(zhì)量問題存在，那么相關(guān)工作人員需要積極更換接頭部位，防止有電流泄露等問題的出現(xiàn)，然后再追蹤評(píng)價(jià)直流接頭的實(shí)際運(yùn)行效果，方便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并有效解決運(yùn)行故障。與此同時(shí)，相關(guān)工作人員還應(yīng)該把質(zhì)量低的組件及時(shí)更換掉，如果長期使用質(zhì)量較低的組件，一方面極易出現(xiàn)漏電事故，促使系統(tǒng)無法安全穩(wěn)固的運(yùn)行。另一方面，還會(huì)嚴(yán)重威脅組件所在的電路，難以確保整體運(yùn)行的安全可靠性。

其次，在檢測(cè)故障的過程中，還應(yīng)該使用針對(duì)性的有效應(yīng)對(duì)方案，進(jìn)一步使組件本身質(zhì)量得以有效提升，促使其能夠在電路中得到有效應(yīng)用；最后，為避免安裝地點(diǎn)不正確導(dǎo)致的逆變器故障問題，在實(shí)際安裝前期應(yīng)該科學(xué)合理的設(shè)計(jì)安裝位置，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況科學(xué)設(shè)計(jì)尺寸、高度等參數(shù)。當(dāng)有質(zhì)量較低或設(shè)備漏電等問題出現(xiàn)時(shí)，可借助灑粉的方式來進(jìn)一步確定故障點(diǎn)，進(jìn)而將相應(yīng)的故障問題進(jìn)行處理妥當(dāng)。

4 結(jié)語

在光伏發(fā)電過程中，良好的光伏逆變器可以促使光伏系統(tǒng)安全平穩(wěn)地運(yùn)行。相反，如果光伏逆變器經(jīng)常有故障問題出現(xiàn)，那么必然會(huì)對(duì)正常發(fā)電帶來嚴(yán)重影響。所以，相關(guān)工作人員需要進(jìn)一步提升對(duì)光伏逆變器故障檢測(cè)的整體重視度，同時(shí)采取相應(yīng)的優(yōu)化處理措施，為實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的安全穩(wěn)固運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。