光伏电站电缆常见故障处理

光伏电站的运行与维护 项目五 光伏电站常见故障处理 5.1光伏电站的运行管理 5.2 光伏电站的巡检维护 5.3光伏电站的定检维护 5.4光伏电站箱变常见故障处理 5.5光伏电站开关柜常见故障处理 5.6光伏电站防雷接地常见故障处理 5.7光伏电站电缆常见故障处理 2016年 5月 11日 08 时 35 分 35KV汇集三线 13#箱变高压室 12#--13#箱变联络电缆 B相电缆头炸断（见右图）。 阿图什电缆头故障 1故障简述： 2故障诊断及检查详情： ① 阿图什电站在一个月内三次出现箱变电缆头击穿故障。在系统电压正常的情 况下，故障频繁发生。第一次故障发生后，通过对故障电缆剥开检查发现， 主绝缘层表面有很深的纵向刀切痕迹，施工工艺明显不合格。第二次，第三 次故障由于无详细解剥图，大致可判断也属于施工质量问题，但不排除电缆 附件质量不合格的原因。 ② 针对此事件，运维部汇合质量部于 2016年 5月 11日 11时 30分利用红外热成像 仪对阿图什电站电缆头进行了普查，发现 5个箱变（ 1#、 2#、 4#、 16#、 20#）有异常发热点，有 11个箱变电缆头绝缘材料融化膨胀，严重的撑破绝 缘胶带，流到表面。 ③ 通过红外热成像仪测量结果（见附件）可以看出部分电缆头的发热异常点均 存在于电缆头应力锥处。此处为电缆头制作过程中比较容易出现质量不合格 的制作点。主要表现在： 1.电缆应力锥没有完全覆盖到铜屏蔽处断开的表面，此处存在局部放电，导致 周围发热异常。 2.半导体层切割的不整齐，存在突出的尖角点，从而内部电场强度集中在尖角 点，导致局部放电，发热异常。 3.剥切电缆附件时，导致主绝缘层表面留下纵横刀痕，且未打磨光滑，或者使用 不合格砂纸打磨，导致内部存在金属性等微利放电。 4.固定接地线的恒力弹簧不合格，长期运行导致接触面电阻变大，弹簧发热，发 黑，导致电缆终端温度过高。 各电站故障实例 之电缆光伏 电站电缆 常见故障处理案例 1 3总结： ① 站端在没有红外线热成像仪的情况下，可以通过制定具体的夜间熄灯检查的方式来对电缆头进行巡检工作。 ② 除去红外线热成像仪以外，超声波局部放电测试仪能够更准确的测量出电缆附件是否存在局部放电的现象。 ③ 此次电缆击穿故障截止到 5月 18日共损失电量 22500kWh。施工单位已经确定，预计恢复发电时间为 2106年 5月 21日。 附件：部分阿图什站电缆现场测量结果 各电站故障实例 之电缆光伏 电站电缆 常见故障处理案例 1 响水电站 2#汇集线路电缆头故障 1故障简述： ① 5月 25日 06:30，响水站 312进线开关报 “ 零序 Ⅰ 段动作，零序电流 19.49A” 开关故障跳闸； ② 站端运维人员对 2#汇集线下所有 35KV高压电缆进行分段式绝缘测试，其中遥测 14#箱变及 20#箱变这段电缆时 B相 绝缘阻值分别为 1.9MΩ和 2MΩ左右，绝缘阻值较低，根据电力运行试验规程， 35kV电缆主绝缘不低于 35MΩ； ③ 为不影响当日发电量，决定对部分箱变逐一试送。 5月 26日，试送到 20#箱变时， 312开关再次零序保护动作跳闸， 现场检查发现： 20#箱变高压室 B相电缆炸裂，并伴有烧黑迹象。 ④ 再次测试 20#箱变的电缆绝缘，绝缘阻值接近为 0。之后立刻通知电缆抢修厂家，厂家于 5月 26日 15:00赶到现场， 之后并对 #20箱变电缆进行了耐压测试，确认问题后立刻对该段电缆进行了处理，并制作了新的冷缩头。于 20:30， 312进线开关恢复正常投运， 21:50，整个 #2光伏进线的所有箱变、逆变器都恢复正常投运。 光伏 电站电缆 常见故障处理案例 2 ① 、响水电站箱变高压电缆室中的电缆终端为热缩的电缆工 艺，由于施工工艺不合格，导致热缩管内存在空气间隙，在 35KV强电场的情况下，间隙内的空气及杂质电离。在长期 发电的情况下，导致电缆绝缘强度降低，出现单相对地放电 现象，从而造成了开关零序保护动作，开关跳闸。 ② 、此外此次故障发生在早晨 6:30左右，此时电缆负荷电流 很小（见右图为故障发生时，监控平台中 2#汇集线的电流曲 线），可以排除因负载过大温度过高导致。在响水电站环境 湿度大，并在电缆制作工艺不规范时，电缆附件内部长期高 压放电，累积会导致电缆附件击穿损坏，加速电缆老化。 3整改意见： 2故障原因分析： ① 、从源头做起，在项目施工起就加大对电缆终端施工的管理和施工力度。 根据电站不同的地理环境，选用合适的质量可靠的电缆附件材料； 电缆头制作需要在干燥的环境下进行，还要保持整个制作过程中的洁净； 要求施工人员应严格按照规范制作，保证三相电缆头质量，不要因赶工期而忽视质量。 ② 、加强日常电气设备巡视及早发现问题。 在日常管理中，可以通过开展巡视检查电缆头外观有无异常，运行时有无异响（放电声），红外测温有无发热现象，电缆铜 接头上试温贴片有无熔化，电缆终端头有无水珠，以及检查箱式电缆内部运行环境情况。 光伏 电站电缆 常见故障处理案例 2 ③ 、在结合外部停电或设备停运时段，开展电站电缆专项预防性试验。 针对电缆头故障频发的现象，可以结合停电、停运时段，制定一定的电气设备预防性试验计划，开展电缆的绝缘测试。 ④ 、为了减小故障时发电量的损失，改进电站箱式变压器接线设计。 目前电站箱变高压侧出线方式是干线式，两台箱变之间的跨接电缆相当于干线（见下图），这种接线方式优点是简单、经 济、运行方便，但同时也存在输电可靠性差的缺点。可以考虑箱变高压侧出线方式设计成环网或者增加备用线路，在出现故障时 ，只需将故障的电缆解裂，避免因故障电缆导致多台箱变电量不能送出。 在电站地理环境允许，施工成本低的情况下可以参考环网接线的理念，提高发电可靠性，减小发电损失。 各电站故障实例 之电缆光伏 电站电缆 常见故障处理案例 2 4总结： ① 此次响水电站 2#汇集线所在的电缆终端故障共影响发电量 11.6万 kWh。 ② 此次对于 14#箱变处电缆放电故障进行了临时处理的措施恢复箱变发电运行（见下图），对于 20#箱变处电缆放电故障， 由于进行临时处理，仍然无法恢复运行，于故障第二天更换 3M厂家的冷缩电缆附件（见下图），并于当日下午 3点左右 恢复 2#汇集线下的所有箱变运行。 ③ 响水电站箱变高压电缆室中的电缆终端为热缩的电缆工艺，由于存在施工工艺不合格，导致热缩管内存在空气间隙，在 35KV强电场的情况下，导致间隙内的空气及杂质电离，在长期发电的情况下，导致电缆绝缘强度降低，是造次此次故障 的主要原因。 各电站故障实例 之电缆光伏 电站电缆 常见故障处理案例 2 沙雅电站 14-10#汇流箱（清源科技）出线端电缆烧毁 1故障现象 ： 9月 7日沙雅电站 14区 10#汇流箱出线端电缆 短路烧毁，同时导致 14B逆变器直流侧进线端 熔断器（ 200A）熔断 。 2故障分析： ① 、电缆已烧毁，无法看出表层是否有划痕和裂痕，但击穿部分弯折角度 过小，导线折弯角度不规范 （弯折接近 90°）。国标对导线的弯曲半 径有一定要求：电缆弯曲半径不少于电缆外径 15倍，且尽量 不用直角弯。 ② 、现场没有直流配电柜，逆变器没有防反二极管，因为一路汇流箱出线短路，其他汇流箱与故障支 路就会形成回路，导致故障支路短路电流过大损坏熔断器，同时还会因为瞬间电流过大发热致使绝缘 层材料 融化，损坏整根电缆的绝缘性能。 3处理结果和结论： a、汇流箱出线端电缆烧毁的故障比较常见，多为施工质量问题，初步判断本次故障是由于电缆弯折角度过小，导致绝缘层绝缘降 低，同时导电体损坏，因为长时间的发热，击穿短路。 b、需全面排查本站汇流箱出线电缆的走线，防止因机械应力导致电缆绝缘性能降低； c、了解到本站二期汇流箱均不带防反二极管，没有直流配电柜，逆变器不带防反，所以直流部分容易出现环流现象，影响组件和 电缆的寿命，可在逆变器直流侧改造，增加防反二极管。 直流配电柜进 线端熔断器（ 额定 200A）熔 断 汇流箱 出线端 弯折处 正负极 短路 弯折接近直角 导线绝缘层 融化粘连 各电站故障实例 之电缆光伏 电站电缆 常见故障处理案例 3 石嘴山电站开关柜（大全）内电缆感应放电 1故障现象： 9月 14日石嘴山电站 35KV柳旭线 311开关柜内有异响，检查发现此开关柜内的单芯进线电缆与零序 CT感应放电，于 9:00-15:30 停电检修，造成较大发电损失。 6.2故障分析和解决方案： 根据站端反馈信息分析，故障原因为三根单芯电缆套入零序 CT后，三相电缆之间距离过小，产生感应电势放电，根据此现象的解 决方案有： ① 、 311开关柜进线采用三根独立的单芯电缆，电缆终端（电缆终端护套无屏蔽层和接地，绝缘性能低于原装电缆）长约 1米，零 序 CT套在电缆终端。所以产生感应放电，可将电缆更换为三芯铠装电缆，将 零序 CT直接套在三芯电缆线上； ② 、本站没有设计零序 CT的保护，保护定值只有差动保护（过流 123段， CT 断线闭锁比率差动）。零序电流互感 器为开关柜自带，现场的零序 CT二次侧 均没有接线。可以拆除零序 CT，增加电缆的间距。 3处理结果和结论： 现场将零序 CT拆除，将单芯电缆分开安装，感应放电消失，投运后正常运行。 整改后的现场照片 13720kWh 46855kWh 光伏 电站电缆 常见故障处理案例 4 阿左旗 316开关出线 A相故障放电 1故障详情： 2016年 7月 24日，阿左旗电站接地变 316开关柜 A相电缆存在放电现象， 20:30将站用变切换至 10KV备用电源运 行。 2016年 8月 3日，施工单位处理接地变 316开关柜 A相电缆放电故障， 2:40（ 8月 4日）接地变重做电缆头工作 结束， 2:50接地变 316开关柜送电，设备运行正常，无异音。 阿左旗站电缆放电现场图 15年 9月份石嘴山零序 CT故障现场图 两次故障 现象类比 各电站故障实例 之电缆光伏 电站电缆 常见故障处理案例 5 1. 对原热缩终端进行剥开检查后，未发现施工工艺问题 ，可排除电缆放电是由于电缆终端施工工艺质量差造 成的。 2. 该电站接地变 316开关在 2016年 6月 20日至 7月 8日由 于零序 CT异响故障，导致 316开关处于检修状态持续 18天，参考 2015年 9月 14日石嘴山电站 35KV柳旭线 311开关柜内零序 CT二次侧开路导致电缆放电的原因 （见上页阿左旗站此次故障与石嘴山站故障对照图） ，判断此次电缆放电的主要原因是由于前期该线路的 零序 CT异响故障，存在产生高温和高电压的情况，电 缆在高温，高电压的情况下运行，导致绝缘老化速度 快，地绝缘强度变低，是这次电缆放电的主要原因。 2故障原因分析： 3防范措施及引申： 通过现场电缆室接线图可以发现零序 CT装设在电缆终端三叉 密封套管以上部分，在这种情况存在使得电缆终端三相间距 较近，且在零序 CT故障的情况下，容易影响电缆终端的绝缘 性能，比如这次故障，建议在电缆余量充足的情况下，在施 工过程中，将零序 CT安装在三叉护套以下部位（见下图）， 减少设备间故障时候的相互影响。 CT安装位置 CT在接地线以下的接地方式 CT在接地线以上的接地方式 此次故障开关为阿左旗电站的站用变兼接地变 316开关，故障期间 将站用变切换至 10KV备用电源，在此情况下，站内零序保护不能 正常保护 35KV系统接地故障，宜加强对系统的巡检力度，此外为 防止备用电源意外长期失电时，造成保护装置等站内重要电源失电 ，遇到此种情况故障，应尽快处理，确保站端设备正常运行。 9.4总结： 各电站故障实例 之电缆光伏 电站电缆 常见故障处理案例 5 THANKS