1.陈丹升 2.周洋
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摘 要|：光伏发电是我国新能源发电网络中至关重要的一环，并且已经在很多地方的建设中取得了良好的成效。具体的技术中，箱式变压器常常作为光伏电站输变电线路中重要的变电设备，起着关键作用。但是在实际的运用中，箱式变压器依旧存在着低压侧绕组接地故障、高压侧掉线故障、高低压侧绕组短路故障等问题，针对相应的问题，应该重视基础的选型设计工作，注重油样化验工作，通过安装绝缘装置等加强绝缘设置，以保证箱式变电站在光伏发电中稳定发挥其功效。
关键词：光伏电站；箱式变压器；故障；措施
前言
在如今社会，能源在社会生产和居民生活中有着不可替代的作用，是经济发展与社会稳定的重要保证。在我国，随着经济建设的发展和居民私家车等的增多，对能源的需求不断扩大。但传统能源存在资源枯竭以及严重的环境污染的问题，因此我国大力发展新能源发电技术，其中光伏发电产业越来越受到重视。在光伏发电中，其与配电网密切相关的变压器大多选择箱式变压器，但因为种种原因，光伏电站中的箱式变压器在运行中存在一定问题，本文即以双二次绕组箱式变压器(ZGS11-Z.T-1000/38.5)为例，主要分析双二次绕组箱式变压器的典型故障。
双二次绕组箱式变压器是一种十分常见的变压器产品，这类箱式变压器可置两台集中式逆变器，整体由低压室、高压室、油箱及散热片这三个部分构成，结构设计使用的是三相三柱式，低压侧设有2个绕组。在工作状态中，这类箱式变压器的常见故障有低压侧绕组接地故障、高压侧断线故障以及高低压侧短路故障等。
1、具体故障分析
1.1 低压侧绕组接地故障分析。
由于箱式变压器设计为中性点不接地方式，如其低压侧出现单相接地类的故障，会严重破坏设备中的绝缘装置。而依据光伏发电的特点，具体所表现的故障情况可以分为两大类。
当处于夜晚或光照不足的情况时，集中逆变器处于待机的状态，发电单位不再工作，箱式变压器工作呈现配电模式，逆变器作为用电负荷通过箱式变压器吸取维持逆变器待机能量。如果箱式变压器低压侧为单相接地，逆变器虽然还会正常工作，但相电压会升高，箱式变压器期长期处于这种状态中，可能会给箱变低压侧的绝缘造成较大的伤害。
在处于光照充足的情况时，集中逆变器工作于并网模式，因为逆变器拓扑结构为无中性线引岀的三相三线不接地逆变系统，逆变器控制系统只能测量或控制并网点的线电压，并且零序电流为零。通过逆变器三相稳态模型分析得出，三相三线不接地系统发生单相接地后，便无法和地面形成正确的回路，也就是说无法产生接地电流，逆变器出线线电压不会发生改变，但它的控制系统监测对象依然是线电压，所以无法发现其中的接地异常，虽然逆变器仍然正常工作，但受接地影响，逆变器的整体输出效率会变低。
1.2 高压侧掉线故障分析
箱变高压侧断线故障可以分为高压引线和绕组断线两种。
在箱式变压器出现高压引线断线故障后，逆变器会出现跳闸的情况，相应的发电机组也会马上停止工作。在这时对箱式变压器进行检测，可以明显发现箱变内部会有异常响动，正常相和故障相绕组间的直流电阻也会出现无穷大的测量结果，因此，符合以上情况时，我们大致能够将故障判定为断线故障。
在箱式变压器出现高压绕组断线故障后，故障特征与高压引线断线故障会一些区别，最明显的便是其直流电阻的测量结果不会呈现为无穷大，而是正常的两相间直流电阻的两倍左右。通过分析测量故障后的电压的结果可以发现，在箱式变压器的高压侧，故障相和其相邻相的线电压会呈现出下降的现象，通常会降到额定线电压的一半左右，而正常相的线电压则会保持原来的水平;在箱式变压器的低压侧，断线相所对应的低压侧一相的线电压会有所下降，但因为感应电压的原因并不会完全降至为零，一般情况下，测量值大概会有几十伏。
1.3 高低压侧绕组短路故障分析。
一般来说，箱式变压器在工作状态时，发生相间短路故障的频率较高，当高低压侧发生相间短路时，会引起箱变对应的侧断路器发生跳闸，并且箱式变压器常常会有有内部异常响动、喷油等状况随之发生。总体而言，我们面对箱式变压器短路的故障时，首先要对其进行保护动作，在知晓了故障的具体情况后要将箱式变压器调换至检修模式，并仔细排查原因。变压器出现高低压短路故障后，变压器内部承受着不同程度的损伤，现实中就发生过类似的案例，都出现过高低压短路故障的变压器内部铁芯和铁轭都存在变形的情况，两相绕组中的一相绕组完全烧毁，另一相绕组也出现了损伤的情况。因此在变压器刚开始出现异常情况时，可能只是箱变的相间故障，如果放任不管，很有可能会造成变压器发生更大的损伤，甚至会造成整套变压器完全报废掉的后果。
2、光伏电站箱式变压器故障防范措施
2.1 安装绝缘监测装置。
同样以三相三线星形接线的箱式变压器为例，在单相接地发生时，会因中性点不不接地的设计而导致线电压不会出现特别明显的变化，这无疑就加大了故障检测难度，而接地逆变器长期在这种情况下运行，会使得该故障的情况继续严重下去，也极有可能会带来更大的损失。所以，增设绝缘监测装置，可以为逆变单元的并网增加安全保障，一旦有接地故障出现，绝缘检测装置可以对此情况做出绝缘故障警报，从而达到解列故障单元的目的。
2.2 加强日常绝缘监测。
想要光伏电站平稳安全的工作，需要严格按照各项规定来进行检查工作，尤其需要加强日常绝缘方面的检测，可以更加准确的发现箱变的绝缘问题，减少光伏电站设备出现故障的可能。当光伏电站运行时，应该增加箱变绝缘监测的次数，如果条件允许，建议最好每个月都能够固定对箱式变压器进行一次低压侧绝缘检测工作。
2.3 注重油样化验工作。
如果光伏电站箱式变压器故障经过分析，认定它的高压故障是由于内部绝缘问题所导致的，那么想要防止此类故障再次出现，则需要我们重视起箱式变压器内部的油样化验工作。从绝缘出现问题到 故障发生，往往存在着一段较长的时间，并且在问题逐渐严重的这一过程中，常常会伴随着放热或放电的现象出现，从而导致油样成分检测结果发生变化。而定期化验油样，可以更加准确及时的注意到绝缘状态，在一些情况中，还需要采取相应的措施，防止绝缘问题继续恶化下去。在箱式变压器工作时，还需要保持对油温的持续检测，可以增加增加检查及化验的次数等方法，防止因为油温过高而导致变压器出现故障。
2.4 重视光伏电站建设期间的技术选型工作。
为保证光伏电站能够长期平稳的工作，最大限度避免箱式变压气出现故障，就需要在光伏电站建设期间对选址、电气路线设计、设备型号选择等工作保持高度负责的态度，尤其是变压器原材料、绝缘材料的选材，要严格审核相关材料商家的经营执照等，同时与其及时沟通使用中遇到的问题。通过此种措施，确保箱式变压器自身具有过人的质量，能够投入使用，并且与光伏电站的整体设计相配。除此之外，还要充分考虑到光伏电站建设选址当地的电网运行特点、当地的自然环境等方面。
结语
本文以箱式变压器为例，针对光伏电站在运行中可能会出现的单相接地、高压掉线、高低压短路等典型故障分析了故障产生的原因，并给出来相应的防范方案。为避免箱式变压器出现以上问题，光伏电站需要重视日常绝缘监测工作与油样化验工作，还可以通过安装绝缘监测装置，最大限度的来保障箱式变压器安全工作。
参考文献
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