1、案例現(xiàn)場(chǎng)
福建泉州一個(gè)客戶(hù)，安裝一個(gè)30kW電站，發(fā)電量和同等裝機(jī)容量的電站對(duì)比偏低，主要原因是經(jīng)常被雷擊壞，維修要花較長(zhǎng)時(shí)間。還有經(jīng)常無(wú)故重啟現(xiàn)象，逆變器顯示電壓和實(shí)際電壓有時(shí)間不一致，筆者便去現(xiàn)場(chǎng)考察。
從逆變器電量記錄上看，7-9月份平均每天發(fā)電約100度，相同的地方約120度左右，要稍低一點(diǎn)，最高的一天有200度，組件沒(méi)有陰影遮擋，表面干凈無(wú)灰塵，組件顏色一致，沒(méi)有色差，逆變器沒(méi)有漏電流報(bào)警，電網(wǎng)電壓報(bào)警等信息，組件是使用多晶270W，數(shù)量是120塊，逆變器是使用深圳古瑞瓦特Growatt30000TL3-S，采用20塊串聯(lián)，6路并網(wǎng)的方式，直流電纜采用光伏專(zhuān)用4mm專(zhuān)用電纜，交流電纜采用型號(hào)BVR線(xiàn)徑為10mm的銅電纜，交流開(kāi)關(guān)采用500V63A，組件安裝方位角朝南，傾斜角度為18度，電氣系統(tǒng)方案和線(xiàn)路設(shè)計(jì)及支架均符合要求。
經(jīng)分析，發(fā)電量低的主要原因是逆變器被雷擊壞過(guò)一次，前后共有3天時(shí)間沒(méi)發(fā)電，還有幾天逆變器無(wú)故障停機(jī)一段時(shí)間，也影響發(fā)電。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察，找到了事件的主要原因：
逆變器的地線(xiàn)沒(méi)有和大地相連接。
2、理論分析
電氣設(shè)備的某個(gè)部分與大地之間作良好的電氣聯(lián)接稱(chēng)為接地。與大地土壤直接接觸的金屬導(dǎo)體或金屬導(dǎo)體組稱(chēng)為接地體；聯(lián)接電氣設(shè)備應(yīng)接地部分與接地體的金屬導(dǎo)體稱(chēng)為接地線(xiàn)；接地體和接地線(xiàn)統(tǒng)稱(chēng)為接地裝置。電氣設(shè)備接地的目的主要是保護(hù)人身和設(shè)備的安全，所有電氣設(shè)備應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行可靠接地。
在光伏系統(tǒng)中，系統(tǒng)接地的作用非常大：
?。?）防雷接地，將雷電導(dǎo)人大地，防止雷電流使人身受到電擊或財(cái)產(chǎn)受到破壞。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要部分都安裝在露天狀態(tài)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(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)與相關(guān)電氣設(shè)備及建筑物有著直接的連接，因此對(duì)光伏系統(tǒng)的雷擊還會(huì)涉及相關(guān)的設(shè)備和建筑物及用電負(fù)載等。為了避免雷擊對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的損害，就需要設(shè)置防雷與接地系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)。
太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷措施和設(shè)計(jì)要求
太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)或發(fā)電站建設(shè)地址的選擇，要盡量避免放置在容易遭受雷擊的位置和場(chǎng)合。盡量避免避雷針的投影落在太陽(yáng)電池方陣組件上。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況，可采用避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)等不同防護(hù)措施對(duì)直擊雷進(jìn)行防護(hù)，減小雷擊概率，并應(yīng)盡量采用多根均勻布置的引下線(xiàn)將雷擊電流引入地下。多根引下線(xiàn)的分流作用可降低引下線(xiàn)的引線(xiàn)壓降，減少側(cè)擊的危險(xiǎn)，并使引下線(xiàn)泄流產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度減小。為防止雷電感應(yīng)，要將整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的所有金屬物，包括電池組件外框、設(shè)備、機(jī)箱／機(jī)柜外殼、金屬線(xiàn)管等與聯(lián)合接地體等電位連接，并且做到各自獨(dú)立接地。在系統(tǒng)回路上逐級(jí)加裝防雷器件，實(shí)行多級(jí)保護(hù)，使雷擊或開(kāi)關(guān)浪涌電流經(jīng)過(guò)多級(jí)防雷器件泄流。一般在光伏發(fā)電系統(tǒng)直流線(xiàn)路部分采用直流電源避雷器，在逆變后的交流線(xiàn)路部分使用交流電源避雷器。
?。?）安全接地，防止用電設(shè)備由于絕緣老化、損壞引起觸電、火災(zāi)等事故。光伏電站設(shè)備壽命是25年，而且放在戶(hù)外，容易受到外界影響，設(shè)備接地后，就可以減少事故的發(fā)生。
?。?）逆變器參考電位，理想的參考地可以為系統(tǒng)（設(shè)備）中的任何信號(hào)提供公共的參考電位，大地可以認(rèn)為是一個(gè)電阻非常低、電容量非常大的物體，擁有吸收無(wú)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(tǒng)中的參考地來(lái)使用。電網(wǎng)側(cè)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(cè)得更準(zhǔn)確，更穩(wěn)定，檢測(cè)組件對(duì)地的漏電流也需要把地作為一個(gè)參考點(diǎn)。
?。?）防電磁干擾的屏蔽接地，逆變器是把直流電轉(zhuǎn)為交流電的設(shè)備，里面有電力電子變換，頻率一般為5-20KHz，因此會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，所以也會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。外界的電磁干擾也會(huì)對(duì)逆變器運(yùn)行造成影響，將電氣干擾源引入大地，抑制外來(lái)電磁干擾對(duì)逆變器的影響，也可減少逆變器產(chǎn)生的干擾影響其它電子設(shè)備。
?。?）防組件出現(xiàn)PID，PID效應(yīng)（PotentialInducedDegradation）全稱(chēng)為電勢(shì)誘導(dǎo)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(yīng)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(kāi)路電壓、短路電流減少。減少太陽(yáng)能電站的輸出功率，減少發(fā)電量，減少太陽(yáng)能發(fā)電站的電站收益。接地系統(tǒng)可以延緩組件的衰減過(guò)程。
3、接地線(xiàn)的長(zhǎng)度及規(guī)格
光伏系統(tǒng)要求有一個(gè)良好的接地系統(tǒng)，做好接地系統(tǒng)既是設(shè)備穩(wěn)定、可靠工作的需要，也是保障設(shè)備和人身安全的需要。光伏接地系統(tǒng)包括防雷地、安全地、工作地，三種接地線(xiàn)在某一公共點(diǎn)接在一起后再通過(guò)等電位連接帶接到接地體。個(gè)良好的接地系統(tǒng)除了必須有良好的接地體以外，接地線(xiàn)的長(zhǎng)度和用材規(guī)格是極其重要的方面。
長(zhǎng)度要求：為防止雷電流或故障電流所產(chǎn)生的高電位對(duì)設(shè)備的損害，要求接地線(xiàn)長(zhǎng)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(xiàn)的長(zhǎng)度應(yīng)該小于3米，接地干線(xiàn)的長(zhǎng)度應(yīng)該小于15米。
用材規(guī)格：光伏標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接地線(xiàn)有明確的規(guī)定，接地線(xiàn)和交流相線(xiàn)或者直流線(xiàn)面積有關(guān)，當(dāng)相線(xiàn)截面積小于16平方時(shí)，地線(xiàn)和相線(xiàn)面積相等，并大于2.5平方；當(dāng)相線(xiàn)截面積小于35平方大于16平方時(shí)，地線(xiàn)的截面積最小為16平方，當(dāng)相線(xiàn)截面積大于35平方，地線(xiàn)截面積為相線(xiàn)截面積的一半。
4、總結(jié)
光伏系統(tǒng)的地線(xiàn)如果不接，逆變器及配電柜里面的防雷器將成為擺設(shè)失去作用，系統(tǒng)電壓、對(duì)地漏電流和絕緣電阻都有可能測(cè)不準(zhǔn)而產(chǎn)生誤報(bào)，從而影響逆變器的正常運(yùn)行。這臺(tái)30kW的電站，地線(xiàn)不過(guò)100多元，而每年的電量最高損失可達(dá)500多元。
