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光伏电站箱式变压器故障分析

为了有效地分析箱式变压器的故障,本文选用双二次绕组的箱式变压器(ZGS11-Z.T.-1000/38.5),可配两台集中逆变器,其发电单元结构如图1所示。箱式变压器采用三相三柱结构设计,低压侧有两个绕组。整体结构分为三部分:高低压室和油箱。在实际运行中,箱式变压器常见的故障有低压绕组接地故障、高压侧断线故障、高压侧短路故障等。,下面将对其进行详细分析。


1光伏电站箱式变压器典型故障


1.1低压绕组接地故障分析


由于光伏电站箱式变压器结构设计中没有设计中性点接线,如果箱式变压器低压侧发生单相接地故障,对绝缘的危害很大。集中式逆变器不同的运行状态会导致不同的故障。首先,当发电机组在光照不足的情况下停止工作时,集中式逆变器将脱离并网状态,使得处于待机状态的逆变器不再作为发电负荷,而是借助箱式变压器从电网中吸收电能。此时,箱式变压器承担配电任务。如果箱式变压器低压位置发生单相接地,逆变器接收到的线电压不会发生变化,逆变器仍能正常工作。但相电压会升高,长期运行会造成箱式变压器低压侧绝缘损坏,甚至多点接地。其次,有光的话,集中式逆变器会变成并网状态。分析其接线方式和箱式变压器不接地运行方式,单向接地状态下很难与大地形成有效回路,即不会有接地电流,逆变器出线电压也不会发生变化。但在设计之初,其控制系统主要监测线电压,不会发现接地异常。逆变器仍将正常工作,但接地会影响逆变器的整体效率。

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1.2高压侧断线故障分析


根据断线位置的不同,箱式变压器的断线故障可分为高压引线断线和绕组断线。当箱式变压器高压侧发生高压引线断线故障时,会直接导致逆变器跳闸,发电机组会因故障停机。根据箱式变压器测试,箱式变压器内部会有杂音和特殊气味,故障相的绕组会有无穷大的电阻。通过测量其DC电阻,可以发现正常相与故障相绕组之间的电阻也会为无穷大,从而基本判断断线故障的发生。然而,当高压绕组断开时,故障标志会有所不同,主要表现在DC电阻不会是无穷大,而只是正常两相DC电阻的两倍。通过测量故障后的电压可以发现,在高压侧,故障相和相邻相的线电压会降低,一般降低到额定线电压的50%,而正常相的线电压不会变化。低压侧,断线相对应的低压侧相的线电压明显下降,但不会变为零,主要是感应电压引起的。


1.3高低压侧短路故障分析


通常,箱式变压器在运行中经常发生相间短路故障。当高低压侧发生相间短路时,箱式变压器相应侧的断路器会跳闸,在故障的冲击下,箱式变压器往往会伴有内部异响、喷油和异味。一般来说,对箱式变压器短路故障的分析应从保护动作入手,对箱式变压器故障有一个大致的了解,然后将箱式变压器转入检修状态,采取安全措施,断开光伏发电机组,详细检查故障情况。而且有时候,在故障初期,可能只是箱式变压器的相间故障。如果故障进一步发展,会造成变压器内部绕组烧损、铁心坍塌等更大的损失。这种情况下,箱式变压器只能报废。在此,对箱式变压器中一个实际故障的发展过程进行了分析。初始故障发生在低压侧的相间短路,在短路冲击放电的作用下,造成高低压绕组之间的击穿短路。在这种情况下,铁芯被损坏,箱式变压器油箱内的油会严重喷发,并会分解变质。通过研究发现,造成高低压绕组间短路的直接原因在于其自身绝缘薄弱。


2光伏电站箱式变压器故障的预防措施


2.1附加绝缘监测装置


对于本文选用的箱式变压器,属于三相三线星形接线。如果有单相接地,由于没有中性点,线电压不会发生明显变化,增加了接地故障排除的难度。接地逆变器的连续运行可能会使接地故障恶化,甚至带来更大的风险。因此,绝缘监测装置的使用可以为逆变单元的并网增加一份保障。如果有接地故障,会直接发出绝缘故障报警,断开故障单元。此外,为了更好地处理光伏箱式变压器的接地故障,应采用中性点连接的逆变器,并选择yn11型作为其连接组别。


2.2加强日常绝缘监测


为了保证光伏电站的安全运行,应严格按照规定进行定期监测,尤其是绝缘监测,可以及时发现箱式变压器的绝缘缺陷,降低站内设备的故障概率。在光伏电站的实际运行维护中,需要适当增加箱式变压器绝缘监测的频率。


2.3注意油样测试。


根据光伏电站箱式变压器的故障分析,内部绝缘缺陷是导致高压故障的关键原因。为了避免类似故障的发生,必须做好箱式变压器内部油样的检测工作。从内绝缘的缺陷到失效,是长时间逐渐积累的。在变质的过程中,通常会出现放热或放电的问题,导致类油成分的拜年。通过定期测试,可以更有效地检测绝缘状况,必要时采取干预措施,避免绝缘状况恶化。箱式变压器在运行中,要加强对油温的监测,通过增加检查和试验的频率,防止油温过高的变压器成为故障。


2.4做好施工阶段的技术选择。


为了保证光伏电站的长期运行安全,降低箱式变压器的故障概率,需要从光伏电站的建设阶段开始,做好选址、电气设计、设备选型等工作。,以确保箱式变压器产品质量优良,满足电站总体设计要求。


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