【技术】详解光伏逆变器如何实现接地故障检测
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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