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智能光伏直流匯流箱多支路同時(shí)故障的原因分析

2026年01月10日
智能光伏直流匯流箱多支路同時(shí)故障可能由電氣連接問(wèn)題、保護元件失效、環(huán)境因素影響、監控與通信故障、絕緣與接地故障、設計與施工缺陷等多方面原因導致,以下是詳細介紹:

### 電氣連接問(wèn)題
- **端子排或接線(xiàn)端子松動(dòng)**:在安裝過(guò)程中,若施工人員未嚴格按照規范要求施加足夠的力矩擰緊端子,初始連接就存在隱患。隨著(zhù)時(shí)間推移,連接牢固程度逐漸降低,特別是在位于風(fēng)機附近等振動(dòng)頻繁區域的電站,持續機械振動(dòng)會(huì )使端子逐漸松動(dòng)。此外,自然界溫度劇烈波動(dòng),材料的熱脹冷縮會(huì )導致端子接觸狀態(tài)惡化,接觸電阻顯著(zhù)增大。根據焦耳定律,電阻增大意味著(zhù)在相同電流下產(chǎn)生的熱量大幅增加,可能引發(fā)直流側接地或短路故障,導致多支路同時(shí)故障。
- **電纜接頭故障**:電纜接頭處的插頭長(cháng)期暴露在復雜環(huán)境中,容易發(fā)生氧化反應,氧化層形成會(huì )阻礙電子順利通過(guò),使導電性能急劇下降。接頭處的密封圈作為防水關(guān)鍵防線(xiàn),一旦老化,密封性能喪失,水分容易進(jìn)入接頭內部。若安裝時(shí)插頭未完全鎖緊,機械連接穩定性不足,在后續運行中受到外力拉扯或振動(dòng)時(shí),接頭容易松動(dòng)。故障發(fā)生時(shí),接頭處會(huì )出現拉弧放電現象,嚴重時(shí)強大電弧能量足以燒斷電纜,導致多支路失效。

### 保護元件失效
- **熔斷器熔斷或斷路器跳閘**:當光伏組件或電纜發(fā)生短路故障時(shí),電路中的電阻瞬間減小,電流會(huì )急劇增大,逆變器側的故障同樣可能引發(fā)過(guò)電流情況。故障出現后,對應的支路會(huì )立即失去電流輸出。若熔斷器頻繁熔斷或斷路器頻繁跳閘,且頻繁更換熔斷器或排查跳閘原因不及時(shí),會(huì )導致多個(gè)支路供電中斷,影響電站整體發(fā)電量。
- **防雷模塊失效**:在雷電高發(fā)地區,光伏匯流箱面臨嚴峻防雷考驗。當遭受雷擊或強過(guò)電壓沖擊時(shí),SPD(浪涌保護器)內部的壓敏電阻承受巨大電流與電壓沖擊。經(jīng)過(guò)多次沖擊后,壓敏電阻微觀(guān)結構發(fā)生變化,逐漸老化、劣化,其對過(guò)電壓的鉗位能力大幅下降。防雷模塊失效后,在后續遭遇雷擊或過(guò)電壓時(shí),浪涌電流將直接沖擊后續設備,如逆變器等,由于逆變器等設備對過(guò)電壓較為敏感,很容易被浪涌擊穿損壞,導致多個(gè)支路出現故障。

### 環(huán)境因素影響
- **散熱不良導致過(guò)熱**:箱體通風(fēng)孔是匯流箱內部與外界進(jìn)行熱交換的重要通道,如果通風(fēng)孔被灰塵、雜物堵塞,空氣流通受阻,內部產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā)出去。部分匯流箱配備的散熱風(fēng)扇,如果出現故障,如電機燒毀、扇葉卡住等,就無(wú)法發(fā)揮強制散熱的作用。此外,如果匯流箱安裝位置不合理,長(cháng)期受到陽(yáng)光直射,箱內溫度會(huì )急劇升高,當超過(guò)一定溫度時(shí),會(huì )加速元件的老化進(jìn)程,影響元件性能,導致多個(gè)支路出現故障。
- **箱體密封失效**:匯流箱箱體的密封條起著(zhù)防水防塵的關(guān)鍵作用。如果密封條老化,其彈性與密封性能會(huì )大幅下降,無(wú)法有效阻擋外界的雨水與灰塵。安裝時(shí)如果密封條安裝不當,存在縫隙或扭曲,同樣無(wú)法實(shí)現良好的密封效果。另外,箱體如果長(cháng)期暴露在惡劣環(huán)境中,發(fā)生銹蝕破損,也會(huì )破壞箱體的整體密封性能。一旦箱體密封失效,雨水會(huì )大量涌入箱內,直接接觸內部電子元件,造成元件短路損壞,灰塵進(jìn)入后,會(huì )在元件表面堆積,影響散熱,并且在潮濕環(huán)境下可能引發(fā)爬電現象,導致多個(gè)支路出現故障。

### 監控與通信故障
- **數據采集模塊異常**:數據采集模塊就像匯流箱的“信息傳感器”,其正常工作離不開(kāi)穩定的電源供應。當DC24V供電出現異常,如電源線(xiàn)路斷路、短路或電源模塊本身?yè)p壞時(shí),采集模塊將無(wú)法正常工作。隨著(zhù)使用時(shí)間的增長(cháng),模塊內的芯片會(huì )逐漸老化,電子遷移等現象會(huì )影響芯片內部電路的正常運行,進(jìn)而降低其數據采集與處理的準確性。故障發(fā)生后,最明顯的表現是支路電流、電壓數據出現異常,要么缺失,要么數據錯誤,無(wú)法真實(shí)反映匯流箱的實(shí)際運行狀態(tài),可能導致多個(gè)支路故障無(wú)法及時(shí)被發(fā)現和處理。
- **通訊線(xiàn)路故障**:RS485/Modbus通訊線(xiàn)是數據傳輸的“高速公路”,如果其接觸不良,例如接線(xiàn)端子松動(dòng)、線(xiàn)路中間有斷裂等情況,數據信號就無(wú)法順暢傳輸,會(huì )出現傳輸中斷的情況。故障表現為監控平臺無(wú)法讀取匯流箱數據,導致數據傳輸中斷,或者數據在傳輸過(guò)程中出現延遲,無(wú)法實(shí)時(shí)反映匯流箱的狀態(tài),影響運維人員對實(shí)時(shí)情況的判斷。另外,還可能出現誤碼現象,即傳輸的數據出現錯誤,導致監控系統接收到的信息與實(shí)際情況不符,誤導運維決策,使得多個(gè)支路故障不能得到及時(shí)處理。

### 絕緣與接地故障
- **絕緣電阻下降**:電纜絕緣層就像電流的“防護鎧甲”,長(cháng)期使用后會(huì )逐漸老化,性能下降。在箱體進(jìn)線(xiàn)孔處,由于電纜頻繁進(jìn)出,與進(jìn)線(xiàn)孔邊緣不斷摩擦,容易造成絕緣層破損。同時(shí),如果進(jìn)線(xiàn)孔處密封不良,水分會(huì )滲入,進(jìn)一步侵蝕絕緣層。箱體內部如果長(cháng)期積灰,且環(huán)境濕度較大,灰塵吸收水分后會(huì )形成導電通道,使爬電距離不足。此外,接地端子虛接會(huì )導致接地電阻增大,當接地電阻超過(guò)一定值時(shí),就無(wú)法有效將泄漏電流導入大地。當絕緣電阻下降到一定程度時(shí),逆變器會(huì )報出“直流側絕緣故障”,這一故障會(huì )使電流泄漏風(fēng)險增加,不僅會(huì )造成電能損耗,還可能引發(fā)觸電事故,嚴重威脅人員安全與設備正常運行,并且可能進(jìn)一步發(fā)展為短路故障,導致多個(gè)支路出現故障。

### 設計與施工缺陷
- **設計不合理**:匯流箱的容量設計、支路布局等如果不能滿(mǎn)足實(shí)際光伏電站的需求,可能導致在運行過(guò)程中出現過(guò)載、電壓不穩定等情況,從而引發(fā)多支路故障。例如,匯流箱的額定電流設計過(guò)小,而實(shí)際接入的光伏組串電流較大,長(cháng)時(shí)間運行后容易使匯流箱內部元件過(guò)熱損壞,影響多個(gè)支路正常運行。
- **施工不規范**:除了上述提到的電氣連接施工不規范外,在匯流箱的安裝過(guò)程中,如果箱體的固定不牢固,在長(cháng)期運行過(guò)程中可能會(huì )因振動(dòng)等原因導致箱體變形,損壞內部元件,引發(fā)多支路故障。
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