光伏系統發電量低之接地不當
光伏產業網訊
發布日期：2017-10-23
核心提示：
光伏系統安裝之后，用戶最關心就是發電量，因為它直接關系到用戶的投資回報，影響發電量的因素很多，組件，逆變器，電纜的質量，安裝朝向方位角，傾斜角度，灰塵，陰影遮擋，組件和逆變器配比系統方案，線路設計，施工，電網電壓等等各種因素都有可能，本系列文章將根據實際案例一一探討各種因素。本文主要討論接地不當對發電量的影響。
光伏系統安裝之后，用戶最關心就是發電量，因為它直接關系到用戶的投資回報，影響發電量的因素很多，組件，逆變器，電纜的質量，安裝朝向方位角，傾斜角度，灰塵，陰影遮擋，組件和逆變器配比系統方案，線路設計，施工，電網電壓等等各種因素都有可能，本系列文章將根據實際案例一一探討各種因素。本文主要討論接地不當對發電量的影響。
1、案例現場
福建泉州一個客戶，安裝一個30kW電站，發電量和同等裝機容量的電站對比偏低，主要原因是經常被雷擊壞，維修要花較長時間。還有經常無故重啟現象，逆變器顯示電壓和實際電壓有時間不一致，筆者便去現場考察。
從逆變器電量記錄上看，7-9月份平均每天發電約100度，相同的地方約120度左右，要稍低一點，最高的一天有200度，組件沒有陰影遮擋，表面干凈無灰塵，組件顏色一致，沒有色差，逆變器沒有漏電流報警，電網電壓報警等信息，組件是使用多晶270W，數量是120塊，逆變器是使用深圳古瑞瓦特Growatt30000TL3-S，采用20塊串聯，6路并網的方式，直流電纜采用光伏專用4mm專用電纜，交流電纜采用型號BVR線徑為10mm的銅電纜，交流開關采用500V63A，組件安裝方位角朝南，傾斜角度為18度，電氣系統方案和線路設計及支架均符合要求。
經分析，發電量低的主要原因是逆變器被雷擊壞過一次，前后共有3天時間沒發電，還有幾天逆變器無故障停機一段時間，也影響發電。經過現場考察，找到了事件的主要原因：
逆變器的地線沒有和大地相連接。
2、理論分析
電氣設備的某個部分與大地之間作良好的電氣聯接稱為接地。與大地土壤直接接觸的金屬導體或金屬導體組稱為接地體；聯接電氣設備應接地部分與接地體的金屬導體稱為接地線；接地體和接地線統稱為接地裝置。電氣設備接地的目的主要是保護人身和設備的安全，所有電氣設備應按規定進行可靠接地。
在光伏系統中，系統接地的作用非常大：
（1）防雷接地，將雷電導人大地，防止雷電流使人身受到電擊或財產受到破壞。由于光伏發電系統的主要部分都安裝在露天狀態下，且分布的面積較大，因此存在著受直接和間接雷擊的危害。同時，光伏發電系統與相關電氣設備及建筑物有著直接的連接，因此對光伏系統的雷擊還會涉及相關的設備和建筑物及用電負載等。為了避免雷擊對光伏發電系統的損害，就需要設置防雷與接地系統進行防護。
太陽能光伏發電系統的防雷措施和設計要求
太陽能光伏發電系統或發電站建設地址的選擇，要盡量避免放置在容易遭受雷擊的位置和場合。盡量避免避雷針的投影落在太陽電池方陣組件上。根據現場狀況，可采用避雷針、避雷帶和避雷網等不同防護措施對直擊雷進行防護，減小雷擊概率，并應盡量采用多根均勻布置的引下線將雷擊電流引入地下。多根引下線的分流作用可降低引下線的引線壓降，減少側擊的危險，并使引下線泄流產生的磁場強度減小。為防止雷電感應，要將整個光伏發電系統的所有金屬物，包括電池組件外框、設備、機箱／機柜外殼、金屬線管等與聯合接地體等電位連接，并且做到各自獨立接地。在系統回路上逐級加裝防雷器件，實行多級保護，使雷擊或開關浪涌電流經過多級防雷器件泄流。一般在光伏發電系統直流線路部分采用直流電源避雷器，在逆變后的交流線路部分使用交流電源避雷器。
（2）安全接地，防止用電設備由于絕緣老化、損壞引起觸電、火災等事故。光伏電站設備壽命是25年，而且放在戶外，容易受到外界影響，設備接地后，就可以減少事故的發生。
（3）逆變器參考電位，理想的參考地可以為系統（設備）中的任何信號提供公共的參考電位，大地可以認為是一個電阻非常低、電容量非常大的物體，擁有吸收無限電荷的能力，而且在吸收大量電荷后仍能保持電位不變，常被作為電氣系統中的參考地來使用。電網側的電壓也是把大地做為零電位。以大地為零電位，逆變器的交流電壓和直流電壓可以檢測得更準確，更穩定，檢測組件對地的漏電流也需要把地作為一個參考點。
（4）防電磁干擾的屏蔽接地，逆變器是把直流電轉為交流電的設備，里面有電力電子變換，頻率一般為5-20KHz，因此會產生交變電場，所以也會產生電磁輻射。外界的電磁干擾也會對逆變器運行造成影響，將電氣干擾源引入大地，抑制外來電磁干擾對逆變器的影響，也可減少逆變器產生的干擾影響其它電子設備。
（5）防組件出現PID，PID效應（PotentialInducedDegradation）全稱為電勢誘導衰減。PID直接危害就是大量電荷聚集在電池片表面，使電池表面的鈍化，PID效應的危害使得電池組件的功率急劇衰減。使得電池組件的填充因子(FF)、開路電壓、短路電流減少。減少太陽能電站的輸出功率，減少發電量，減少太陽能發電站的電站收益。接地系統可以延緩組件的衰減過程。
3、接地線的長度及規格
光伏系統要求有一個良好的接地系統，做好接地系統既是設備穩定、可靠工作的需要，也是保障設備和人身安全的需要。光伏接地系統包括防雷地、安全地、工作地，三種接地線在某一公共點接在一起后再通過等電位連接帶接到接地體。個良好的接地系統除了必須有良好的接地體以外，接地線的長度和用材規格是極其重要的方面。
長度要求：為防止雷電流或故障電流所產生的高電位對設備的損害，要求接地線長度盡可能短，還要盡可能避免彎曲，繞圈。一般情況下，接地支線的長度應該小于3米，接地干線的長度應該小于15米。
用材規格：光伏標準對接地線有明確的規定，接地線和交流相線或者直流線面積有關，當相線截面積小于16平方時，地線和相線面積相等，并大于2.5平方；當相線截面積小于35平方大于16平方時，地線的截面積最小為16平方，當相線截面積大于35平方，地線截面積為相線截面積的一半。
4、總結
光伏系統的地線如果不接，逆變器及配電柜里面的防雷器將成為擺設失去作用，系統電壓、對地漏電流和絕緣電阻都有可能測不準而產生誤報，從而影響逆變器的正常運行。這臺30kW的電站，地線不過100多元，而每年的電量最高損失可達500多元。