光伏逆变器孤岛保护故障



什么是光伏系统中孤岛效应

孤岛效应，即指光伏系统在电网断电时，仍向公共电网供电的现象，对设备安全和电力质量构成潜在威胁。为了避免这一问题，社会对光伏并网逆变器的反孤岛控制功能有严格要求。

孤岛效应原理源于电容器电路中，当电网与主电网断开时，局部电网完全依赖光伏系统供电，形成电气上的孤立。然而，国际上对光伏并网的标准化仍有争议，因为孤岛可能导致维修人员安全受损，且在重新供电时可能损坏设备。因此，逆变器通常配备防孤岛装置以确保系统安全。

孤岛效应的危害不容忽视，它可能对电力系统和用户设备造成以下影响：

危及电力维修人员的生命安全

干扰配电系统保护开关的正常操作

导致供电电压和频率的不稳定，损坏用电设备

供电恢复时的电压相位不一致可能导致浪涌电流，进一步引发故障

造成光伏并网系统单相供电，引发三相负载供电问题

因此，为了保障系统的安全可靠运行，逆变器必须具备有效识别并防止孤岛效应的能力，以避免上述风险。

光伏逆变器的电路结构、原理及故障处理！

光伏逆变器的电路结构、原理及故障处理

一、光伏逆变器的电路结构

光伏逆变器的基本电路构成主要包括以下几个部分：

输入电路：为主逆变电路提供可确保其正常工作的直流工作电压。主逆变电路：是逆变装置的核心，通过电力电子开关的导通与关断，完成逆变的功能。该电路分为隔离式和非隔离式两种。输出电路：对主逆变电路输出的交流电波形、频率、电压、电流的幅值和相位等进行修正、补偿、调理，以确保输出交流电的质量。控制电路：为主逆变电路提供一系列的控制脉冲，控制逆变开关器件的导通与关断，配合主逆变电路完成逆变功能。辅助电路：将输入电压变换成适合控制电路工作的直流电压，并包含各自的检测电路。保护电路：主要包括输入过欠压保护、输出过欠压保护、过流保护、短路保护、孤岛保护等，以确保逆变器的安全稳定运行。

二、光伏逆变器的工作原理

光伏逆变器的工作原理是将直流电（DC）转换为交流电（AC）。具体过程如下：

直流电输入：光伏组件产生的直流电通过输入电路进入逆变器。逆变过程：在主逆变电路中，半导体功率开关器件在控制电路的作用下以极快的速度（如1/100秒）开关，将直流电切断并重新组合，形成交流电。这个过程需要精确的控制，以确保输出的交流电波形、频率、电压等参数符合电网要求。输出调整：输出电路对主逆变电路输出的交流电进行进一步的修正和调理，以确保其质量。并网控制：对于并网型逆变器，微处理器电路负责完成系统并网的控制过程，包括电压、相位实时监测，电流相位反馈控制，光伏方阵最大功率跟踪以及实时正弦波脉宽调制信号发生等。

三、光伏逆变器的故障处理

光伏逆变器在运行过程中可能会遇到各种故障，以下是一些常见故障及其处理方法：

绝缘阻抗低：

处理方法：使用排除法，将逆变器输入侧的组串全部拔下，然后逐一接上，利用逆变器开机检测绝缘阻抗的功能，检测问题组串。找到问题组串后，重点检查直流接头是否有水浸短接支架或烧熔短接支架，以及组件本身是否在边缘地方有黑斑烧毁导致组件通过边框漏电到地网。

母线电压低：

处理方法：如果出现在早/晚时段，则为正常现象，因为逆变器在尝试极限发电条件。如果出现在正常白天，则同样使用排除法进行检测。

漏电流故障：

根本原因：安装质量问题，选择错误的安装地点与低质量的设备引起。

处理方法：检查直流接头、组件、组件安装高度、并网设备等是否存在质量问题或进水漏电情况。可以通过洒粉找出点并做好绝缘工作解决问题。如果是材料本身问题，则只能更换材料。

附图说明：

（半导体功率开关器件在控制电路的作用下以1/100s的速度开关，将直流切断。）

（电路分为主电路和微处理器电路两个部分，主电路主要完成DC-DC-AC的变换和逆变器过程，微处理电路主要完成系统并网的控制过程。）

综上所述，光伏逆变器的电路结构复杂，工作原理精密，故障处理需要专业知识和经验。在实际应用中，应定期对逆变器进行维护和检查，及时发现并处理故障，以确保其安全稳定运行。

孤岛效应光伏系统

在光伏并网发电系统中，孤岛效应的潜在风险和对设备的潜在损害引起了广泛关注。孤岛效应指的是当并入电网的发电装置在电网停电时，依然向电网供电，这可能导致严重的安全问题。以下是孤岛效应可能带来的危害：

1. 危及电力维修人员的生命安全；

2. 影响配电系统保护开关的操作逻辑；

3. 孤岛区域的供电不稳定，对用电设备构成破坏；

4. 供电恢复时的电压和频率不同步，可能导致电流浪涌和系统故障；

5. 单相供电可能导致系统三相负载不平衡问题。

为了确保安全和可靠性，国际标准如IEEE Std．2000．929和UL174规定，光伏并网逆变器必须具备反孤岛效应功能，规定了在电网断电后检测孤岛并断开连接的时间限制。我国的GB/T 19939-2005也对此有明确要求，强调光伏系统与电网的同步运行和异常频率响应时间。

检测孤岛效应的方法主要包括被动检测（如电压、频率和相位变化检测）、主动检测（如频率偏移、滑模频率漂移和电流干扰）以及基于通信的开关状态监测。这些方法各有优缺点，如被动检测在某些条件下可能失效，而主动检测虽然精确但控制复杂。此外，还有通过电网阻抗或故障信号控制的外部检测方法，如网侧阻抗插值和电网故障信号控制，以防止孤岛现象。

扩展资料

在电子电路中，孤岛效应是指电路的某个区域有电流通路而实际没有电流流过的现象。 在通信网络中，无线移动基站的覆盖可能会存在的一种现象。

什么是孤岛保护

孤岛保护是一种用于防止孤岛效应的安全保护措施。孤岛效应是指当电网的某一部分与主电网断开连接后，该部分电网仍然由分布式电源（如光伏系统）供电的电气现象。孤岛保护分为主动式孤岛保护和被动式孤岛保护两种。

一、主动式孤岛保护

主动式孤岛保护通过主动检测电网状态并采取相应措施来防止孤岛效应。它通常包括频率偏移检测、电压幅值变化检测等方法。当检测到电网频率或电压幅值发生异常变化时，主动式孤岛保护装置会迅速切断分布式电源与电网的连接，从而避免孤岛效应的发生。

二、被动式孤岛保护

被动式孤岛保护则是基于电网参数的变化来被动响应孤岛效应。并网逆变器交流侧通常设有过欠频保护，这是通过软件实现的被动式孤岛保护的一种形式。当交流侧频率变化超出正常范围时，逆变器能够检测到这种变化并自动切断供电，以防止孤岛效应对电网和设备的损害。

三、孤岛保护的重要性

孤岛效应不仅可能损害公众和电力公司维修人员的安全，还可能影响供电质量。在自动或手动重新闭合供电开关向孤岛电网重新供电时，由于电网状态的不确定性和孤岛电网内可能存在的异常电压、电流等，有可能导致设备的损坏。因此，逆变器通常带有防止孤岛效应的装置，即孤岛保护装置，以确保电网的安全稳定运行。

什么是防孤岛保护装置?它的功能有什么?

防孤岛保护装置是基于智能电网中分布式电源（如光伏发电、水电等）的孤岛现象，结合微机保护技术，实现对微网的保护和控制的装置。孤岛现象指的是电压不稳定或无功功率不足导致的电网失电，或电网与分布式电源之间失去联系，形成一个独立的供电网络。这种现象可能对电力系统和设备安全产生严重危害。防孤岛保护装置在电网侧或光伏本侧任一侧失电时，会迅速向并网断路器发出跳闸信号，确保断路器分闸，从而保护光伏两侧检修人员的生命安全。

防孤岛保护装置在电网中的作用主要包括三个方面：在电网侧失电时，保护光伏本侧的维修人员安全；当电网或光伏本侧发生频率、电压异常或过载运行时，迅速发出命令，确保安全；在故障解除后，自动检测信号，合上并网开关，实现光伏电站的智能化无人值守。

在并网光伏逆变器具备孤岛保护功能的情况下，大中型光伏电站和分布式光伏电站通常会安装防孤岛保护装置。这种装置作为二次保护，确保了电网安全，增加了系统的可靠性。

防孤岛保护装置的工作原理包括：当测量点出现电流值过高时，装置会通过液晶显示报警，并可将信息上传；装置实时检测交流电网的三相电压和电流，判断功率流向和大小；配置有过压、低电压、高频率、低频率、瞬时逆功率等保护跳闸功能，以防止孤岛现象对系统电网和设备造成影响。

防孤岛保护装置具有以下特点：保护电路和测量电路具有独立的采样回路，确保监测精度和抗饱和性能；所有出口继电器独立使用，便于保护的投入和退出；具备自保功能，每个断路器对应一个操作回路，紧急情况下可直接对开关进行操作；具有断路器跳合闸线圈保护功能，避免机械拒动导致的断路器线圈损坏；功能强大，具备“四遥”功能，全嵌入式的数字化平台结构，减少了维护量；设计灵活，可根据现场情况选择集中组屏式或分散安装于开关柜；运行可靠，装置具备完善的自检体系，采用可靠元器件。

防孤岛保护原理是什么，有什么作用？

“孤岛效应”通俗理解是指在电网失压或断开的情况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电，形成供电孤岛这一现象。“孤岛效应”对设备和人员的安全存在巨大隐患，危害到检修人员的人身安全。

《NB/T32004-2018光伏并网逆变器技术规范》要求了逆变器具备防止孤岛效应产生的功能，即防孤岛保护功能，一旦确认电网失电，都要在2s内将并网逆变器与电网断开并停止并网发电，而实际逆变器防孤岛保护时间会更短，确保人员及设备安全。

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