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摘要：光伏发电可以减缓能源危机问题，实现能源可持续发展，但光伏电站也存有一些问题，由于光伏电站多建设在偏远地区，气候环境及地理环境都很差，很难运用传统值班人员监控电站方式来管理电站，电站蓄电池也容易出现故障，需要管理蓄电池的运行。所以，电站监控系统建设工作十分重要，它能够提升电站运行可靠性。本文主要以某大型光伏发电站直流配电柜的实际使用为例，分析了该电站运用过程中出现的问题及存有的安全隐患，进而提出改进该直流配电柜进线的方案和直流柜操作注意事项、光伏直流柜监控装置的总体设计。
关键词：太阳能电站;直流柜回路;监控设计
1引言
随着人们对环境保护工作的重视不断提高，太阳能被人们所关注，太阳能和其他可再生能源不同，它具有很多突出优点，它保护环境、能源丰富、就地取材。目前，太阳能技术运用的十分广泛，特别是以电池技术为基础的光伏技术，已经成为太阳能运用领域最重要的技术。光伏电站的电池组件把照到其上面的太阳能利用光伏效应进行转换，并聚集成直流电，再由逆变器将直流电转为交流电，最后运用升压变压器转为满足公共电网要求的交流电。本文针对某大型光伏发电站直流配电柜在使用过程中容易出现的问题，提出了一种直流柜电缆接线方案，能够排除直流配电柜安全隐患，提升直流柜运行可靠性。
2太阳能发电站的直流柜
某太阳能发电站为减少直流电电缆数量，提升发电系统发电效率，和可靠性，在光伏发电系统逆变器和光伏组件间设置了直流汇流装置，具体有直流配电柜与汇流箱，直流配电柜主要进行二次汇流，汇流箱做一次汇流。该光伏电站直流配电柜的生产厂家在设计配电柜时，按照汇流箱负极正极依次接入直流柜接线端子方式进线，这种接线方法方便汇流箱和接线端子相对应，也容易整齐的排列，但会忽视线路里负极和正极间有密切接触现象，电站在投入使用不久后，出现了负极、正极短路事故。
3直流柜常用的进线方式和隐患
该太阳能光伏发电站里，直流配电柜由电流表、二极管、断路器、接线端子、光伏防雷器组成。该大型光伏电站的直流配电柜接线如图1所示，各汇流箱的负极和正极依次交替和直流柜接线端子相连接，接线端子载流量满足电站现场施工安装要求。负极、正极交替接入直流柜的接法十分简单，方面电缆和总线一一对应，检测设备过程中也没有出现问题，但该接法导致了负极与正极相互间出现紧密接触，致使电站在投入使用过程中受外界因素影响作用下出现了短路事故。光伏电站停止运行进行检修工作中，就出现了直流配电柜被烧毁事故。电站停止运行后，电站一直保持脱网状态，直流柜的各路断路器均断开，仅有部分汇流箱里的断路器是闭合状态，汇流箱和直流柜接线端子相连接着，直流负极电缆和正极电缆间电压是720V，电缆均没有受潮或破损。电站停运后，直流侧一直保持开路状态，直流侧的电压范围很大，受某个因素影响作用直流负极和直流正极拉弧产生概率迅速增大，直流负极和直流正极拉弧发生击穿影响到了负极回路与正极回路，导致击穿烧毁现象出现，并发生一系列连锁反应，致使整个直流配低柜被全部烧毁。交流电弧和直流电弧不同，交流电弧过零点，直流电弧不会过零点。因为直流电弧不会过零点，所以，电弧不容易被熄灭，相反，熄灭直流电弧非常困难。由此可见，设计直流配电柜系统中，负极和正极交替与端子相连的方式并非最佳方案，要不断改进方案设计。
图1 某光伏电站直流配电柜的进线接线
4改进直流配电柜进线的方案
该光伏电站发生直流配电柜烧毁事故以后，经过详细分析，有关人员提出了改进进线方式方案，把原来直流柜里的负极和正极交替接线改为负极与正极分开进线安装和接线。先集中各个汇流箱的所有负极与正极，并把它们分别装在直流配电柜的左侧和右侧，配电柜左侧和右侧保持一定距离，且使用绝缘板做隔离。进而有效防止直流柜负极与正极出现拉弧问题。对改装以后的直流柜接线，可以运用接线铜排与端子两种材料来安装，图2和图3分别为直流柜进线安装端子接线改进方案与直流柜进线安装铜排接线改进方案。
图2 直流柜进线安装端子接线改进方案
图3 直流柜进线安装铜排接线改进方案
铜排安装和端子安装原理基本相同，不同的是它们各有其特长，表1为接线端子与铜排两种材料的运用对比。
表1 接线端子与铜排两种材料的运用对比
5直流柜操作注意事项
5.1保证进出线方式正确
大型光伏电站里，直流配电柜通常要装在逆变器室内。光伏电站直流侧的电缆非常多，逆变器室要设有专门的电缆沟道供电缆铺设，电缆需要经过逆变器室的电缆沟道再和直流配电柜相连。与此同时，直流配电柜的输出端也要利用电缆和逆变器相连。所以，大型光伏电站的直流配电柜要运用从下方进再从下方出的方式进行接线，这种接线方式也具有较高科学性。
5.2注意直流电柜的降温、排风和防潮
通常情况下，大型光伏电站的直流侧电流都非常大，为了加强电流柜的散热与通风，要在直流柜里装设排风扇。我国很多光伏电站都建在太阳能资源较好的地区，例如：大西北地区，大西北地区冬季温差较大，夜里气温较低，光伏电站的电气设备都会处在停止运行状态，一定要采取有效的防凝露措施。
5.3直流柜接入电缆安装要十分牢靠
太阳能电站的光伏电缆要具有较强抗紫外线能力，较好的耐腐蚀性和导电效率。目前，市场上的光伏电缆多数是铜芯电缆，铜线电缆的绝缘层比普通电缆的铺设工艺要复杂。所以，设计大型光伏电站的直流柜输入端时要全面考虑电缆牢固安装要求，注意电缆的固定工作，防止电缆悬于电流柜输入侧。如果电缆连接处长时期受某种外力作用，很容易产生连接不牢固现象，导致电缆连接段的绝缘层被破坏，给直流柜使用留下安全隐患。
6光伏直流柜监控装置的总体设计
因为太阳能光伏系统多数运用中性点不接地配电方式，按照IEC标准，光伏系统里要安装具有较高可靠性的绝缘监测装置，进而监测光伏发电系统正常工作，同时，尽快加快故障消除速度。性能良好的监测装置既要可以预防绝缘故障，还要能随时发送其测量数据，当绝缘阻值比预设值小时，能够发出警告信号。绝缘监测装置需要把系统绝缘阻值传送至上位机，进而方面预防故障与维护系统。监控装置监控模块所测得的电流值，当设定安全值大于绝缘阻抗时，监控装置要能够自动报警，并提示故障信息，故障严重时可以直接传送跳闸信号，使断路器立即工作，并保存告警信息与故障信息，方便后续的故障查询与排除。发电站监控系统主要含有远程工控计算机与实时监控单元两部分。实时监控单元就是光伏电流的监控装置，监控装置是为了实现本地监控电站的直流信号，储存信息并利用远程通信接口把信息传给制定计算机。作为一个监控装置，必须具有全面完整的功能，不仅要具有较高可靠性，还要能够和各种现场总线相互兼容，并快速传送现场实时数据信息。
7结束语
尽管我国在太阳能电站直流监控装置设计方面已经取得了一定进步，但监控系统的硬件设计和软件设计还不完善，有许多工作要做。光伏电流监控装置设计很多内容，对专业知识要求非常高，设计监控装置时难免存有不足，设计人员需要不断加强理论知识学习，并注意多动手实践，不断改进监控装置设计方案。
参考文献：
[1]王亚楠，杨旭红，王军成，王严龙，李浩然，冯成臣.一种新型变步长光伏最大功率点跟踪控制策略[J].电气传动.2015（01）
[2]张巧杰，白连平，杨秀媛.太阳能光伏发电技术课程改革初探[J].教育教学论坛.2014（49）
[3]杨俊铭，纪彤霞.单相光伏并网逆变器控制的研究[J].数字技术与应用.2014（09）
关键词：太阳能电站;直流柜回路;监控设计
1引言
随着人们对环境保护工作的重视不断提高，太阳能被人们所关注，太阳能和其他可再生能源不同，它具有很多突出优点，它保护环境、能源丰富、就地取材。目前，太阳能技术运用的十分广泛，特别是以电池技术为基础的光伏技术，已经成为太阳能运用领域最重要的技术。光伏电站的电池组件把照到其上面的太阳能利用光伏效应进行转换，并聚集成直流电，再由逆变器将直流电转为交流电，最后运用升压变压器转为满足公共电网要求的交流电。本文针对某大型光伏发电站直流配电柜在使用过程中容易出现的问题，提出了一种直流柜电缆接线方案，能够排除直流配电柜安全隐患，提升直流柜运行可靠性。
2太阳能发电站的直流柜
某太阳能发电站为减少直流电电缆数量，提升发电系统发电效率，和可靠性，在光伏发电系统逆变器和光伏组件间设置了直流汇流装置，具体有直流配电柜与汇流箱，直流配电柜主要进行二次汇流，汇流箱做一次汇流。该光伏电站直流配电柜的生产厂家在设计配电柜时，按照汇流箱负极正极依次接入直流柜接线端子方式进线，这种接线方法方便汇流箱和接线端子相对应，也容易整齐的排列，但会忽视线路里负极和正极间有密切接触现象，电站在投入使用不久后，出现了负极、正极短路事故。
3直流柜常用的进线方式和隐患
该太阳能光伏发电站里，直流配电柜由电流表、二极管、断路器、接线端子、光伏防雷器组成。该大型光伏电站的直流配电柜接线如图1所示，各汇流箱的负极和正极依次交替和直流柜接线端子相连接，接线端子载流量满足电站现场施工安装要求。负极、正极交替接入直流柜的接法十分简单，方面电缆和总线一一对应，检测设备过程中也没有出现问题，但该接法导致了负极与正极相互间出现紧密接触，致使电站在投入使用过程中受外界因素影响作用下出现了短路事故。光伏电站停止运行进行检修工作中，就出现了直流配电柜被烧毁事故。电站停止运行后，电站一直保持脱网状态，直流柜的各路断路器均断开，仅有部分汇流箱里的断路器是闭合状态，汇流箱和直流柜接线端子相连接着，直流负极电缆和正极电缆间电压是720V，电缆均没有受潮或破损。电站停运后，直流侧一直保持开路状态，直流侧的电压范围很大，受某个因素影响作用直流负极和直流正极拉弧产生概率迅速增大，直流负极和直流正极拉弧发生击穿影响到了负极回路与正极回路，导致击穿烧毁现象出现，并发生一系列连锁反应，致使整个直流配低柜被全部烧毁。交流电弧和直流电弧不同，交流电弧过零点，直流电弧不会过零点。因为直流电弧不会过零点，所以，电弧不容易被熄灭，相反，熄灭直流电弧非常困难。由此可见，设计直流配电柜系统中，负极和正极交替与端子相连的方式并非最佳方案，要不断改进方案设计。
图1 某光伏电站直流配电柜的进线接线
4改进直流配电柜进线的方案
该光伏电站发生直流配电柜烧毁事故以后，经过详细分析，有关人员提出了改进进线方式方案，把原来直流柜里的负极和正极交替接线改为负极与正极分开进线安装和接线。先集中各个汇流箱的所有负极与正极，并把它们分别装在直流配电柜的左侧和右侧，配电柜左侧和右侧保持一定距离，且使用绝缘板做隔离。进而有效防止直流柜负极与正极出现拉弧问题。对改装以后的直流柜接线，可以运用接线铜排与端子两种材料来安装，图2和图3分别为直流柜进线安装端子接线改进方案与直流柜进线安装铜排接线改进方案。
图2 直流柜进线安装端子接线改进方案
图3 直流柜进线安装铜排接线改进方案
铜排安装和端子安装原理基本相同，不同的是它们各有其特长，表1为接线端子与铜排两种材料的运用对比。
表1 接线端子与铜排两种材料的运用对比
5直流柜操作注意事项
5.1保证进出线方式正确
大型光伏电站里，直流配电柜通常要装在逆变器室内。光伏电站直流侧的电缆非常多，逆变器室要设有专门的电缆沟道供电缆铺设，电缆需要经过逆变器室的电缆沟道再和直流配电柜相连。与此同时，直流配电柜的输出端也要利用电缆和逆变器相连。所以，大型光伏电站的直流配电柜要运用从下方进再从下方出的方式进行接线，这种接线方式也具有较高科学性。
5.2注意直流电柜的降温、排风和防潮
通常情况下，大型光伏电站的直流侧电流都非常大，为了加强电流柜的散热与通风，要在直流柜里装设排风扇。我国很多光伏电站都建在太阳能资源较好的地区，例如：大西北地区，大西北地区冬季温差较大，夜里气温较低，光伏电站的电气设备都会处在停止运行状态，一定要采取有效的防凝露措施。
5.3直流柜接入电缆安装要十分牢靠
太阳能电站的光伏电缆要具有较强抗紫外线能力，较好的耐腐蚀性和导电效率。目前，市场上的光伏电缆多数是铜芯电缆，铜线电缆的绝缘层比普通电缆的铺设工艺要复杂。所以，设计大型光伏电站的直流柜输入端时要全面考虑电缆牢固安装要求，注意电缆的固定工作，防止电缆悬于电流柜输入侧。如果电缆连接处长时期受某种外力作用，很容易产生连接不牢固现象，导致电缆连接段的绝缘层被破坏，给直流柜使用留下安全隐患。
6光伏直流柜监控装置的总体设计
因为太阳能光伏系统多数运用中性点不接地配电方式，按照IEC标准，光伏系统里要安装具有较高可靠性的绝缘监测装置，进而监测光伏发电系统正常工作，同时，尽快加快故障消除速度。性能良好的监测装置既要可以预防绝缘故障，还要能随时发送其测量数据，当绝缘阻值比预设值小时，能够发出警告信号。绝缘监测装置需要把系统绝缘阻值传送至上位机，进而方面预防故障与维护系统。监控装置监控模块所测得的电流值，当设定安全值大于绝缘阻抗时，监控装置要能够自动报警，并提示故障信息，故障严重时可以直接传送跳闸信号，使断路器立即工作，并保存告警信息与故障信息，方便后续的故障查询与排除。发电站监控系统主要含有远程工控计算机与实时监控单元两部分。实时监控单元就是光伏电流的监控装置，监控装置是为了实现本地监控电站的直流信号，储存信息并利用远程通信接口把信息传给制定计算机。作为一个监控装置，必须具有全面完整的功能，不仅要具有较高可靠性，还要能够和各种现场总线相互兼容，并快速传送现场实时数据信息。
7结束语
尽管我国在太阳能电站直流监控装置设计方面已经取得了一定进步，但监控系统的硬件设计和软件设计还不完善，有许多工作要做。光伏电流监控装置设计很多内容，对专业知识要求非常高，设计监控装置时难免存有不足，设计人员需要不断加强理论知识学习，并注意多动手实践，不断改进监控装置设计方案。
参考文献：
[1]王亚楠，杨旭红，王军成，王严龙，李浩然，冯成臣.一种新型变步长光伏最大功率点跟踪控制策略[J].电气传动.2015（01）
[2]张巧杰，白连平，杨秀媛.太阳能光伏发电技术课程改革初探[J].教育教学论坛.2014（49）
[3]杨俊铭，纪彤霞.单相光伏并网逆变器控制的研究[J].数字技术与应用.2014（09）