摘 要：當前，光伏電站大規模投產，但同時光伏設備的故障處理面臨較大難題，本文主要就箱式變壓器單相接地、 高壓斷線、高低壓短路等典型故障的故障象征及分析處理過程展開詳述，并提出了箱式變壓器的故障防范措施，希望對光伏電站安全運行有所幫助。 

      關鍵詞：光伏電站 箱式變壓器 典型故障 分析 處理

      箱式變壓器有效分析箱式變壓器的故障情況，本文選用雙二次繞組箱式變壓器（ZGSll 一 Z．T—1000 ／ 38.5）, 可帶 2 臺集中式逆變器，其發電單元結構如圖 1 所示。該箱變采用的是三相三柱式結構設計，低壓側有 2 個繞組，整體結構分為高、低壓室、油箱等三大部分。在實際運行中，箱式變壓器的常見故障有低壓繞組接地故障、 高壓側斷線故障以及高低壓側短路故障等，下面就此展開詳細分析。

  一、光伏電站箱式變壓器典型故障 

    （一）低壓繞組接地故障分析 

      高壓配電柜低壓配電柜由于在光伏電站箱變結構設計中，并未設計中性點接線，若其低壓側出現單相接地類故障，會對絕緣造成較大危害。集中逆變器的運行狀態不同，所表現的故障情況也會有差異。首先來說，當在光照不足的情況下， 發電單元不再工作，集中逆變器會脫離并網的狀態，這樣待機狀態下的逆變器將不再作為發電負荷，而是借助于箱式變壓器從電網上吸收電能。此時箱式變壓器所承 擔的是配電任務，若在箱變低壓位置出現單相接地，那么逆變器所接受到的線電壓仍不會改變，逆變器還會正常工作，然而相電壓會升高，在長期運行下，會造成箱式變壓器低壓側的絕緣損壞，甚至出現多點接地的情況。 

      其次，若有光照的情況下，集中逆變器會轉變為并網狀態，通過分析其接線方式，箱變不接地的運行方式，在單向接地狀態下，難以與大地構成有效的回路，也就是不會有接地電流，逆變器出線線電壓也不會發生變化， 但其控制系統在設計之初，主要監測的仍然是線電壓， 不會發現接地異常，逆變器仍會正常工作，但受接地影響，逆變器的整體效率會降低，進而影響到光伏發電效益。 

（二）高壓側斷線故障分析 

      根據斷線位置的不同，箱式變壓器斷線故障又分為高壓引線和繞組斷線。當箱變高壓側出現高壓引線斷線故障后，其直接導致逆變器跳閘，發電機組也會因故障而停機。箱變經試驗檢測可以發現，箱式變壓器內部會有聲響以及特殊氣味，故障相的繞組會出現電阻無窮大的情況，而測量其直流電阻可發現正常相與故障相繞組問的電阻也會無窮大，這樣基本可以判斷斷線故障的發生。而當發生高壓繞組斷線故障時，其故障象征會有所 不同，主要表現在直流電阻不會表現為無窮大，而是僅為正常兩相問直流電阻的兩倍。 

      通過測量故障后的電壓可發現，在高壓側，故障相與相鄰相的線電壓會降低，一般會降至額定線電壓的 50％，而正常相的線電壓并不會變化；在低壓側，斷線相所對應的低壓側一相的線電壓有明顯降低，但不會變為零，這主要是由感應電壓所導致的。 

     （三）高低壓側短路故障分析 

      通常在箱式變壓器運行中，相問短路故障多有發生， 當高／低壓側發生相問短路時，會導致箱式變壓器對應側斷路器跳閘，而且在故障沖擊下，箱式變壓器往往會伴隨有內部異響、噴油、異味等情況。一般來說，對箱變短路故障的分析，要從保護動作情況人手，大體了解箱變故障情況，然后要將箱變轉至檢修的狀態，做好安全措施，并將該光伏發電單元解列，詳細查看故障狀況。而且有時在故障初期，可能僅為箱式變壓器相問故障， 若故障進一步發展，會造成變壓器內部繞組燒毀損傷， 鐵芯崩壞等更大損失，這種情況下箱式變壓器只能采取報廢處理。這里以箱變某次實際故障的發展過程進行分析，最初故障發生在低壓側相問短路，在短路沖擊放電作用下，造成高低壓繞組間的擊穿短路，這種狀況下會造成更嚴重的短路放電，進而造成鐵芯損壞，受高溫影響，箱變油箱內部油會嚴重噴發，并且出現分解變質等情況。經研究發現，高低壓繞組間短路的直接原因在于其本身便有絕緣薄弱點。 

      二、光伏電站箱式變壓器故障防范措施 

     （一）增設絕緣監測裝置 

      對于本文所選箱式變壓器，屬于三相三線的星形接線，若出現單相接地的情況，會因不存在中性點而使得線電壓無明顯的改變，增大了接地故障排查的難度，接地逆變器持續工作可能造成接地故障的惡化，甚至帶來更大風險。為此，絕緣監測裝置的使用，能夠為逆變單元的并網增添一道保障，若出現接地故障，會直接發出絕緣故障告警，而使故障單元解列。此外，為更好地應對光伏箱式變壓器接地故障，宜采用含中性點接線的逆變器，而其接線組別宜選用 ynll 類型。 

     （二）加強日常絕緣監測

      為保障光伏電站運行安全，應當嚴格依規開展定期監測工作，特別是在絕緣監測方面，能夠更及時的發現箱式變壓器的絕緣缺陷，降低站內設備故障幾率。在實際光伏電站運維中，需適當提高箱變絕緣監測的頻次。 

     （三）重視油樣化驗

      經光伏電站箱變故障分析，其內部絕緣缺陷是導致高壓故障的關鍵原因，為避免類似故障發生，需做好箱變內部油樣的化驗工作。從內部絕緣出現缺陷到引發故障，均是在較長時間逐漸積累的，其在惡化過程中通常會有放熱或放電的問題，進而使得油樣成分發生拜年話。通過定期化驗，能夠更有效的去檢測絕緣狀況，必要時還要采取干預措施，避免絕緣情況惡化。在箱變運行中，還要加強油溫的監測，通過增加巡視及化驗的頻次的方式，避免油溫過高變壓器演變為故障。

     （四）做好投建階段技術選型工作
      為保證光伏電站長期運行的安全性，降低箱式變壓器的故障幾率，就要從光伏電站建設階段出發，切實做好選址、電氣設計、設備選型等工作，確保箱變產品本身質量過硬，還要符合電站整體設計要求。

      三、結束語 

      綜上所述，本文以典型的箱式變壓器為例，結合光伏發電特點，詳細分析了其常見的接地、斷線以及短路等變壓器故障。為有效規避箱變故障，光伏電站運維方要加強日常絕緣監測，重視油箱化驗工作，在條件允許下，還要增設絕緣監測裝置，切實保障箱式變壓器安全運行。