一起光伏逆變器燒毀事故分析

一起光伏逆變器燒毀事故分析摘要：新疆巴州地區某光伏電站六區2號逆變內部起火，造成6區2號逆變器直流斷路器、柜內部分元器件及與其相連的電纜全部燒毀。通過對故障原因分析，發現逆變器燒毀的原因為逆變器設計考慮不周，導致存在安全隱患，事后采取有效的預防措施，盡量避免類似事故的再次發生。

關鍵詞：光伏逆變器；直流電路器；燒毀；分析

1事件經過

2015年1月21日14時37分，監控后臺報“六區2#逆變器直流輸入反接”報警，火災報警裝置報“六區逆變室點型感溫”報警，六區2#逆變器負荷到零。14時42分到六區逆變器室檢查，六區逆變器室門口濃煙滾滾，無法進入。14時44分從后臺將六區四臺逆變器進行遠程關機。15時03分拉開六區2#逆變器HX21-HX27匯流箱低壓側斷路器。15時08分拉開六區1#、2#箱變高壓側隔離開關。15時12分進入六區逆變器室，發現六區2#逆變器柜內有少量明火，用滅火器將其撲滅，并進行通風。

2原因分析

1）根據現場情況分析

根據逆變器燒損情況進行原理分析，直流柜與逆變器的原理圖如下圖1所示。

圖1

直流柜與逆變器原理圖

直流柜的輸入為8路或7路（本柜為7路）匯流箱，輸出并聯后接入逆變器的兩臺直流斷路器。經檢查右側直流斷路器脫扣跳閘，右側直流斷路器脫扣原因主要有三種方式，分別是過載脫扣、短路脫扣和斷路器器件質量問題脫扣。根據現場運行狀況查詢無明顯滿足過流保護動作條件，所以判斷為斷路器器件質量問題引起的脫扣。

當逆變器右側直流斷路器脫扣后，左側直流斷路器及相關電纜將承擔所有的直流電流，左側直流斷路器長期過載導致部分動靜觸頭粘連，使得左側直流斷路器和輸入直流電纜快速老化，絕緣受到破壞。無論是斷路器內部絕緣程度降低還是觸頭燒蝕破壞達一定程度，當斷路器內部滿足拉弧條件（電勢差10-20V，電流值80-100mA）就易于產生拉弧現象，進而引起左側直流斷路器著火。

著火的左側直流斷路器外殼落下引起已老化的電纜著火，電纜絕緣破損后，正負電纜之間或電纜與銅排之間出現搭接短路并拉弧，左側直流斷路器動靜觸點之間出現更大拉弧。發生短路同時報出“直流輸入反接”故障。

圖2

逆變器柜直流斷路器處

燒毀的左側直流斷路器的輸入銅排跌落，正負銅排之間、銅排與電纜之間、銅排與銅排安裝板之間發生搭接短路，導致銅排、電纜及安裝板局部燒熔。

2）根據損壞部件分析

從現場逆變器外觀分析，逆變器兩臺直流斷路器燒毀比較嚴重（如下圖2所示），擋板左側及下側出現不規則窟窿和變形的逆變器柜門，判斷左邊直流斷路器出現過拉弧，損壞更嚴重。

從右側斷路器解體分析，斷路器處于脫扣狀態，各觸點未見粘連及燒熔現象，如下圖3所示。

圖6

直流銅排安裝板

3）根據故障信息分析

（1）后臺“直流輸入反接”故障報警分析

逆變器“直流輸入反接”故障是檢測直流電流，當檢測到直流電流為負值時，會報“直流輸入反接”故障。當直流輸入側發生短路時，電池板側的電壓將被拉低，直流支撐電容發生放電，出現電流倒灌，故報“直流輸入反接”故障。

（2）后臺直流故障電流數值顯示“6501.4A”分析

逆變器直流電流采樣是通過直流電流傳感器采集數據進行上傳，在電流傳感器供電和信號正常的情況，直流電流最大量程為2400A，

不會出現“6501.4A”電流值。當電流傳感器二次側線纜著火燒損后出現虛接或懸空時，控制板采集到的數值為虛擬值。

（3）后臺直流故障電壓數值顯示“6552.3V”分析

逆變器直流電壓采樣是通過直流電壓傳感器采集數據進行上傳。當電壓傳感器二次側線纜著火燒損后出現虛接或懸空時，控制板采集到的數值為虛擬值。

3暴露問題

1）逆變器設計考慮不周，存在隱患。逆變器的2臺直流斷路器在實際使用時為并聯方式，存在一臺直流斷路器脫扣，另一臺直流斷路器過載情況，但設計時沒有將直流斷路器脫扣及狀態信號上傳，未能通知到電站監控人員。

2）電站巡檢項目不太完善，未能及時發現直流斷路器有脫扣現象。

3）逆變器室下側電纜施工時未進行固定，電纜多且存在自重，直流母排固定部位著火變形后，電纜自重將母排下拉引起直流輸入短路，造成直流母排和電纜燒毀。

4防范措施

1）更改設計，將2臺直流斷路器脫扣信號上傳并告警，發生1路直流斷路器脫扣時及時報警并限一半功率運行。

2）電站加強巡回檢查，增加巡檢項目，及早發現和處理缺陷。

3）利用定檢時間對逆變器室下方電纜進行垂直固定。

4）各單位根據此事故進行舉一反三，對站內設備和易發熱部位進行全面排查，及早消除隱患，避免此類事故的再次發生。若羌光伏電站設計與博湖相同，將類似存在問題列入定檢項目內。

參考文獻：

[1]《發電場電氣部分》.北京：中國電力出版社，2009年

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