一起光伏逆变器烧毁事故分析

一起光伏逆变器烧毁事故分析摘要：新疆巴州地区某光伏电站六区2号逆变内部起火，造成6区2号逆变器直流断路器、柜内部分元器件及与其相连的电缆全部烧毁。通过对故障原因分析，发现逆变器烧毁的原因为逆变器设计考虑不周，导致存在安全隐患，事后采取有效的预防措施，尽量避免类似事故的再次发生。

关键词：光伏逆变器；直流电路器；烧毁；分析

1事件经过

2015年1月21日14时37分，监控后台报“六区2#逆变器直流输入反接”报警，火灾报警装置报“六区逆变室点型感温”报警，六区2#逆变器负荷到零。14时42分到六区逆变器室检查，六区逆变器室门口浓烟滚滚，无法进入。14时44分从后台将六区四台逆变器进行远程关机。15时03分拉开六区2#逆变器HX21-HX27汇流箱低压侧断路器。15时08分拉开六区1#、2#箱变高压侧隔离开关。15时12分进入六区逆变器室，发现六区2#逆变器柜内有少量明火，用灭火器将其扑灭，并进行通风。

2原因分析

1）根据现场情况分析

根据逆变器烧损情况进行原理分析，直流柜与逆变器的原理图如下图1所示。

图1

直流柜与逆变器原理图

直流柜的输入为8路或7路（本柜为7路）汇流箱，输出并联后接入逆变器的两台直流断路器。经检查右侧直流断路器脱扣跳闸，右侧直流断路器脱扣原因主要有三种方式，分别是过载脱扣、短路脱扣和断路器器件质量问题脱扣。根据现场运行状况查询无明显满足过流保护动作条件，所以判断为断路器器件质量问题引起的脱扣。

当逆变器右侧直流断路器脱扣后，左侧直流断路器及相关电缆将承担所有的直流电流，左侧直流断路器长期过载导致部分动静触头粘连，使得左侧直流断路器和输入直流电缆快速老化，绝缘受到破坏。无论是断路器内部绝缘程度降低还是触头烧蚀破坏达一定程度，当断路器内部满足拉弧条件（电势差10-20V，电流值80-100mA）就易于产生拉弧现象，进而引起左侧直流断路器着火。

着火的左侧直流断路器外壳落下引起已老化的电缆着火，电缆绝缘破损后，正负电缆之间或电缆与铜排之间出现搭接短路并拉弧，左侧直流断路器动静触点之间出现更大拉弧。发生短路同时报出“直流输入反接”故障。

图2

逆变器柜直流断路器处

烧毁的左侧直流断路器的输入铜排跌落，正负铜排之间、铜排与电缆之间、铜排与铜排安装板之间发生搭接短路，导致铜排、电缆及安装板局部烧熔。

2）根据损坏部件分析

从现场逆变器外观分析，逆变器两台直流断路器烧毁比较严重（如下图2所示），挡板左侧及下侧出现不规则窟窿和变形的逆变器柜门，判断左边直流断路器出现过拉弧，损坏更严重。

从右侧断路器解体分析，断路器处于脱扣状态，各触点未见粘连及烧熔现象，如下图3所示。

图6

直流铜排安装板

3）根据故障信息分析

（1）后台“直流输入反接”故障报警分析

逆变器“直流输入反接”故障是检测直流电流，当检测到直流电流为负值时，会报“直流输入反接”故障。当直流输入侧发生短路时，电池板侧的电压将被拉低，直流支撑电容发生放电，出现电流倒灌，故报“直流输入反接”故障。

（2）后台直流故障电流数值显示“6501.4A”分析

逆变器直流电流采样是通过直流电流传感器采集数据进行上传，在电流传感器供电和信号正常的情况，直流电流最大量程为2400A，

不会出现“6501.4A”电流值。当电流传感器二次侧线缆着火烧损后出现虚接或悬空时，控制板采集到的数值为虚拟值。

（3）后台直流故障电压数值显示“6552.3V”分析

逆变器直流电压采样是通过直流电压传感器采集数据进行上传。当电压传感器二次侧线缆着火烧损后出现虚接或悬空时，控制板采集到的数值为虚拟值。

3暴露问题

1）逆变器设计考虑不周，存在隐患。逆变器的2台直流断路器在实际使用时为并联方式，存在一台直流断路器脱扣，另一台直流断路器过载情况，但设计时没有将直流断路器脱扣及状态信号上传，未能通知到电站监控人员。

2）电站巡检项目不太完善，未能及时发现直流断路器有脱扣现象。

3）逆变器室下侧电缆施工时未进行固定，电缆多且存在自重，直流母排固定部位着火变形后，电缆自重将母排下拉引起直流输入短路，造成直流母排和电缆烧毁。

4防范措施

1）更改设计，将2台直流断路器脱扣信号上传并告警，发生1路直流断路器脱扣时及时报警并限一半功率运行。

2）电站加强巡回检查，增加巡检项目，及早发现和处理缺陷。

3）利用定检时间对逆变器室下方电缆进行垂直固定。

4）各单位根据此事故进行举一反三，对站内设备和易发热部位进行全面排查，及早消除隐患，避免此类事故的再次发生。若羌光伏电站设计与博湖相同，将类似存在问题列入定检项目内。

参考文献：

[1]《发电场电气部分》.北京：中国电力出版社，2009年

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