摘 要：當前，光伏電站大規模投產(chǎn)，但同時(shí)光伏設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(xiàn)、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，希望對光伏電站安全運行有所幫助。 

      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 臺集中式逆變器，其發(fā)電單元結構如圖 1 所示。該箱變采用的是三相三柱式結構設計，低壓側有 2 個(gè)繞組，整體結構分為高、低壓室、油箱等三大部分。在實(shí)際運行中，箱式變壓器的常見(jiàn)故障有低壓繞組接地故障、 高壓側斷線(xiàn)故障以及高低壓側短路故障等，下面就此展開(kāi)詳細分析。

  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構設計中，并未設計中性點(diǎn)接線(xiàn)，若其低壓側出現單相接地類(lèi)故障，會(huì )對絕緣造成較大危害。集中逆變器的運行狀態(tài)不同，所表現的故障情況也會(huì )有差異。首先來(lái)說(shuō)，當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)，這樣待機狀態(tài)下的逆變器將不再作為發(fā)電負荷，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 擔的是配電任務(wù)，若在箱變低壓位置出現單相接地，那么逆變器所接受到的線(xiàn)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(cháng)期運行下，會(huì )造成箱式變壓器低壓側的絕緣損壞，甚至出現多點(diǎn)接地的情況。 

      其次，若有光照的情況下，集中逆變器會(huì )轉變?yōu)椴⒕W(wǎng)狀態(tài)，通過(guò)分析其接線(xiàn)方式，箱變不接地的運行方式，在單向接地狀態(tài)下，難以與大地構成有效的回路，也就是不會(huì )有接地電流，逆變器出線(xiàn)線(xiàn)電壓也不會(huì )發(fā)生變化， 但其控制系統在設計之初，主要監測的仍然是線(xiàn)電壓， 不會(huì )發(fā)現接地異常，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）高壓側斷線(xiàn)故障分析 

      根據斷線(xiàn)位置的不同，箱式變壓器斷線(xiàn)故障又分為高壓引線(xiàn)和繞組斷線(xiàn)。當箱變高壓側出現高壓引線(xiàn)斷線(xiàn)故障后，其直接導致逆變器跳閘，發(fā)電機組也會(huì )因故障而停機。箱變經(jīng)試驗檢測可以發(fā)現，箱式變壓器內部會(huì )有聲響以及特殊氣味，故障相的繞組會(huì )出現電阻無(wú)窮大的情況，而測量其直流電阻可發(fā)現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(xiàn)故障的發(fā)生。而當發(fā)生高壓繞組斷線(xiàn)故障時(shí)，其故障象征會(huì )有所 不同，主要表現在直流電阻不會(huì )表現為無(wú)窮大，而是僅為正常兩相問(wèn)直流電阻的兩倍。 

      通過(guò)測量故障后的電壓可發(fā)現，在高壓側，故障相與相鄰相的線(xiàn)電壓會(huì )降低，一般會(huì )降至額定線(xiàn)電壓的 50％，而正常相的線(xiàn)電壓并不會(huì )變化；在低壓側，斷線(xiàn)相所對應的低壓側一相的線(xiàn)電壓有明顯降低，但不會(huì )變?yōu)榱?，這主要是由感應電壓所導致的。 

     （三）高低壓側短路故障分析 

      通常在箱式變壓器運行中，相問(wèn)短路故障多有發(fā)生， 當高／低壓側發(fā)生相問(wèn)短路時(shí)，會(huì )導致箱式變壓器對應側斷路器跳閘，而且在故障沖擊下，箱式變壓器往往會(huì )伴隨有內部異響、噴油、異味等情況。一般來(lái)說(shuō)，對箱變短路故障的分析，要從保護動(dòng)作情況人手，大體了解箱變故障情況，然后要將箱變轉至檢修的狀態(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，箱變油箱內部油會(huì )嚴重噴發(fā)，并且出現分解變質(zhì)等情況。經(jīng)研究發(fā)現，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）增設絕緣監測裝置 

      對于本文所選箱式變壓器，屬于三相三線(xiàn)的星形接線(xiàn)，若出現單相接地的情況，會(huì )因不存在中性點(diǎn)而使得線(xiàn)電壓無(wú)明顯的改變，增大了接地故障排查的難度，接地逆變器持續工作可能造成接地故障的惡化，甚至帶來(lái)更大風(fēng)險。為此，絕緣監測裝置的使用，能夠為逆變單元的并網(wǎng)增添一道保障，若出現接地故障，會(huì )直接發(fā)出絕緣故障告警，而使故障單元解列。此外，為更好地應對光伏箱式變壓器接地故障，宜采用含中性點(diǎn)接線(xiàn)的逆變器，而其接線(xiàn)組別宜選用 ynll 類(lèi)型。 

     （二）加強日常絕緣監測

      為保障光伏電站運行安全，應當嚴格依規開(kāi)展定期監測工作，特別是在絕緣監測方面，能夠更及時(shí)的發(fā)現箱式變壓器的絕緣缺陷，降低站內設備故障幾率。在實(shí)際光伏電站運維中，需適當提高箱變絕緣監測的頻次。 

     （三）重視油樣化驗

      經(jīng)光伏電站箱變故障分析，其內部絕緣缺陷是導致高壓故障的關(guān)鍵原因，為避免類(lèi)似故障發(fā)生，需做好箱變內部油樣的化驗工作。從內部絕緣出現缺陷到引發(fā)故障，均是在較長(cháng)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(huà)。通過(guò)定期化驗，能夠更有效的去檢測絕緣狀況，必要時(shí)還要采取干預措施，避免絕緣情況惡化。在箱變運行中，還要加強油溫的監測，通過(guò)增加巡視及化驗的頻次的方式，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(cháng)期運行的安全性，降低箱式變壓器的故障幾率，就要從光伏電站建設階段出發(fā)，切實(shí)做好選址、電氣設計、設備選型等工作，確保箱變產(chǎn)品本身質(zhì)量過(guò)硬，還要符合電站整體設計要求。

      三、結束語(yǔ) 

      綜上所述，本文以典型的箱式變壓器為例，結合光伏發(fā)電特點(diǎn)，詳細分析了其常見(jiàn)的接地、斷線(xiàn)以及短路等變壓器故障。為有效規避箱變故障，光伏電站運維方要加強日常絕緣監測，重視油箱化驗工作，在條件允許下，還要增設絕緣監測裝置，切實(shí)保障箱式變壓器安全運行。