【技术】详解光伏逆变器如何实现接地故障检测

时间： 2017-06-20 来源：世强作者：zyliuliu

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光伏系统主要由光伏组件、汇流箱以及光伏逆变器组成，由于它们通常都放置在屋顶或空旷的野外环境，极易受雷击而使系统产生浪涌电压，瞬间的高电压会严重影响直流系统的绝缘性能，造成光伏组件正极或负极侧的系统接地。图1为光伏组件连接图：

图1：光伏组件连接图

在光伏系统中，一旦光伏组件发生接地故障，不仅会导致电站无法并网影响发电量，严重的话还会导致整个发电系统的设备故障或人员伤亡。所以，光伏逆变器需要具备接地故障检测功能，在出现接地故障时及时进行报警。

逆变器绝缘检测功能的基本原理为欧姆定律，即：通过电压激励被测装置，然后测量激励所产生的电流，利用欧姆定律计算出电阻，再通过与标准值进行对比，从而确定绝缘电阻是否正常。如图2所示：

图2：接地故障检测电路原理图

图2所示为光伏逆变器接地故障检测电路原理图，其中：
PV（1）~PV（2n）代表的是光伏串；
Upv代表光伏串直流电压；
Rpv+代表PV+对地阻抗；
Rpv-代表PV-对地阻抗；
Reed Relay为干簧继电器；
R1、R2、R3为检测电阻；
Uo代表检测电压。

正常情况下，PV+和PV-的中心点为PE，将检测电阻R1、R2连接到PE上，通过控制干簧继电器Reed Relay的通断，得到以下方程式：

干簧继电器断开

干簧继电器闭合

上述方程中，Uo1和Uo2分别代表继电器断开或闭合的检测电压，Upv1和Upv2分别代表继电器断开和闭合时的组串电压。根据以上计算，可以得出Rpv+和Rpv-的值，然后与标准值进行比较，即可判断光伏串绝缘阻抗是否正常。

在上述接地故障检测过程中，关键在于控制继电器的通断，从而得到两种条件下的测量结果，计算绝缘阻抗值。由于光伏串电压通常比较高，开路电压最高可达1000VDC，常规的继电器耐压值无法满足该要求，推荐使用Standex MEDER的型号为KT05-1A-40L-SMD的KT系列干簧继电器。这款继电器直流耐压1000VDC，额定过电流1A，满足光伏逆变器接地故障检测电路对继电器的高耐压、小信号的性能需求。图3为Standex MEDER的KT系列干簧继电器外形图。

图3：Standex MEDER的KT系列干簧继电器

本文主要分析了在光伏系统中，逆变器如何通过检测光伏串绝缘阻抗的方式，来监测是否出现接地故障，从而保障设备正常运行，保护人身安全。同时推荐使用Standex MEDER的KT系列干簧继电器，其高耐压、小封装的优良特性可帮助光伏逆变器快速、准确的检测是否出现接地故障。

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咚咚1219 Lv6. 高级专家 2018-12-08

收藏了
用户85201437 Lv7. 资深专家 2018-11-20

很不错的讲解
时不我待 Lv7. 资深专家 2018-11-20

这个不错
域雄鹰雪 Lv7. 资深专家 2018-11-20

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Leel Lv7. 资深专家 2018-11-20

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小旋风 Lv7. 资深专家 2018-11-20

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hahaglz Lv6. 高级专家 2018-11-20

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TC130 Lv7. 资深专家 2018-11-20

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我很忙 Lv4. 资深工程师 2018-11-20

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用户47874305 Lv8. 研究员 2018-11-19

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