关于降低直流汇流箱熔断器故障率的技改方案研究

2021-01-21廖剑锋覃志慧

家园·电力与科技 2021年14期

廖剑锋覃志慧

摘要：光伏电站直流汇流箱支持多条直流支路输入，光伏组件串接后接入汇流箱进线侧，经汇流后正负极分别接入集中式逆变器直流侧正负极。文章介绍了燕子岭光伏电站自2017年电站投运至今，汇流箱的直流熔断器陆续出现较多的故障，对故障进行了分析，并提出了解决方案，从而达到减少光伏电站直流支路故障率，提高发电量的目的。

关键词：光伏电站、直流汇流箱、直流熔断器、故障

1.前言

燕子岭光伏电站总装机容量100MWp，安装有1104个汇流箱，有大约33120个熔断器底座和33120个直流熔断器。自2017年电站投运至今，汇流箱的直流熔断器陆续出现较多的故障，经统计分析，主要是直流熔断器发热烧毁，导致熔断器底座发生损坏。截止目前，电站仍有450条支路的直流熔断器故障等待处理，造成了较大的电量损失，且由于电站属于水上光伏项目，更换直流熔断器工作困难较大，如此高的更换频率，占用了运维人员的较大工作时间，不利于我司的精簡人员的发展方针。因此，针对以上的问题，经过对原汇流箱的熔断器结构设计原理分析，我们在保证同样保护功能前提下，减少了直流熔断器的数量，从而降低了故障的发生率。

2.原因分析

电站使用的直流熔断器和熔断器底座分别是由印度生产的Bussmann PV-15A10F直流熔断器和Bussmann PV1000Vdc-30A熔断器底座，通过对故障直流熔断器检查，直流熔断器导电部分的熔断器帽已严重氧化变色，在发电时熔断器与熔断器底座接触部分因氧化电阻偏大而发热，导致熔断器底座受热出现烧焦变黄变黑现象（如图1、图2）。

经将熔断器底座拆解后，发现内部的接触导体属于合金钢（如图3所示），不是铜导体，因此，接触导体材料较差导致在正常发电过程中容易发热。

此外，在检查故障汇流箱时，发现由于熔断器卡座压紧弹簧片经过多次开闭后，容易出现受力疲劳，导致部分熔断器与卡座的接触并不良好，熔断器处于半接触状态，部分熔断器受到触碰容易掉落或滑落开口，经分析，此情况是由于熔断器导轨式底座设计工艺存在问题，部分熔断器闭合不完全，导致接触电阻过大而局部发热严重。

综合上述的研究分析，并经与厂家技术人员研讨后，初步确定造成熔断器故障的主要原因是直流熔断器和接触导体的材料较差以及熔断器卡座设计工艺不可靠。

3.技术改造方案

根据上述的原因分析，我们要求厂家对原汇流箱进行以下方面的改造：

3.1熔断器及接触导体的材料的更换

为了有效降低熔断器及接触导体的发热，要求该部位的材料优先选用纯铜或铝合金，其接触面积应符合正常运行的电流使用标准。

3.2原导轨式底座机构的改造

熔断器的原导轨式底座随着使用时间会出现卡扣受力疲劳，容易出现接触不良导致接触电阻升高发热，因此建议采用螺栓连接式结构，取消导轨式底座结构。但是采用螺栓式结构会导致日常检查时出现螺丝松紧繁琐，因此应采取带指示灯的熔断器，当该熔断器发生熔断时，其指示灯自动熄灭，有助于日常检查快速发现问题。

3.3汇流箱的熔断器方案设计改造

根据汇流箱的结构原理和日常运维检修的保护操作规程，我们从故障根源上创新地提出将负极的熔断器及其底座全部取消的新型设计方案。该方案取消负极侧熔断器及其底座后，将原负极母排与组串支路的负极通过螺栓和软铜线进行连接，具体如图4所示：

经过上述改造后，熔断器的数量降低了一半，从根源上减少了故障的发生源，从而有效的降低了故障发生率，且本次改造仍保留了正极的熔断器，原串联支路仍具有过流的保护，仍满足设备的安全使用要求，因此，本方案原则上是可实施的。