CN103607172B - 同时实现光伏电站负极接地和对地绝缘阻抗检测的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种同时实现光伏电站负极接地和对地绝缘阻抗检测的装置，包括接地端子和绝缘阻抗检测端子。所述接地端子包括接地开关、保险丝及电流检测装置，所述保险丝的一端与接地开关的一端连接，另一端与电流检测装置的一端连接，接地开关的另一端与光伏电池板负极、光伏逆变器直流侧连接，电流检测装置的另一端接地。所述绝缘阻抗检测端子包括第一接地电阻和第二接地电阻。本发明实现了光伏电站负极接地的同时对光伏电站的绝缘阻抗进行检测，实施方便，成本小，同时消除了负极接地光伏电站中人体触电危险保护的盲区，提高了光伏发电系统的安全性。

Description

同时实现光伏电站负极接地和对地绝缘阻抗检测的装置

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种同时实现光伏电站负极接地和对地绝缘阻抗检测的装置。

背景技术

光伏电站是利用半导体材料的光生伏打效应将太阳能转化成电能的新型电站，该种电站的发电量很大程度上取决于光伏电池板对太阳能的利用率。潜在电势诱导衰减(Potential-induced degradation，PID)现象最早由美国Sunpower公司在2005年提出，具体是指光伏电池板组件在长期对地负偏高压作用下，使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，电池板表面的钝化效果恶化，导致填充系数FF、短路电流Isc、开路电压Voc出现降低，使光伏组件的性能低于设计标准，如图1所示，101为出现PID现象的I-V曲线，102为正常的I-V曲线。对于已选定光伏电池板品牌的光伏电站，采用在光伏逆变器侧将电池板负极接地或者夜间对地施加正向电压的方式解决PID现象，其中在逆变器侧将电池板负极接地的方式应用最为普遍，也即采用负极接地组件方式来解决。光伏电池板负极接地可有效解决电池板的PID现象，但是，在实现过程中，不应直接将电池板的负极就近接地，而通常需要通过安装在光伏逆变器侧的专用负极接地组件来接地。负极接地使得光伏电池板免于PID的干扰，可同时也带来了一些安全隐患和电池板短路的危险。

图2为负极接地光伏电站的示意图，图中PV1为光伏电池板，K1为第一输入开关，K2为第二输入开关，F1为保险丝，I1为电流检测装置，R1为第一电阻，R2为第二电阻，IN1为光伏逆变器。光伏电池板通过一个接地端子接地，该接地端子可集成保险丝，并检测该接地线的电流。当人体接触到绝缘不良的电池板或接触到直流侧其他带电体时，人体通过大地经过接地组件在直流侧形成电流通路，由于直流侧电压较高，可能在人体上形成几十毫安的电流，对人造成伤害，此时，光伏逆变器必须根据接地线电流的大小，判断出事故，并及时断开输入侧开关，切断电流通路，避免发生危险。保险丝的作用是当电池正极或者除负极接地之外的其它极板出现对地严重短路时，过大的短路电流会将负极接地保险丝熔断，从而切断电流通路进行保护。然而，上述负极接地系统的保护措施依然存在安全隐患，当系统出现除了负极接地组件外的其他不期望的负极接地，如图3中虚线框所示，此时通过人体的电流会在两个负极接地回路间根据阻抗分配，负极接地检测电流无法完全反应实际人体触电电流，即使负极电流检测达到了保护限值，直流侧开关断开后，电流通路未被切断，危险依然存在，保护存在漏洞。其中，图3中PV2为光伏电池板，K3为第一输入开关，K4为第二输入开关，F2为保险丝，I2为电流检测装置，R3为第一电阻，R4为第二电阻，IN2为光伏逆变器。

发明内容

本发明的目的在于通过一种同时实现光伏电站负极接地和对地绝缘阻抗检测的装置，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种同时实现光伏电站负极接地和对地绝缘阻抗检测的装置，其包括接地端子和绝缘阻抗检测端子；所述接地端子包括接地开关、保险丝及电流检测装置，所述保险丝的一端与接地开关的一端连接，另一端与电流检测装置的一端连接，接地开关的另一端与光伏电池板负极、光伏逆变器直流侧连接，电流检测装置的另一端接地；所述绝缘阻抗检测端子包括第一接地电阻和第二接地电阻，所述第一接地电阻的一端与第二接地电阻的一端连接后接地，第一接地电阻的另一端与光伏电池板正极、光伏逆变器直流侧连接，第二接地电阻的另一端与接地开关的另一端连接。

特别地，所述接地开关选用机械开关、电子开关的任一种。

特别地，所述机械开关包括继电器、断路器；所述电子开关包括绝缘栅双极型晶体管、金氧半场效晶体管。

本发明提供的同时实现光伏电站负极接地和对地绝缘阻抗检测的装置在接地线上加入一个接地开关，正常运行时，该接地开关处于闭合状态，将光伏电池板负极接地，光伏逆变器可根据接地线的电流进行保护；当需检测光伏电池板的绝缘阻抗时，将该接地开关断开，通过检测第一接地电阻和第二接地电阻的电压，计算光伏电池板的绝缘阻抗，同时，由于断开了接地线与大地的连接，此时可以检测到光伏电池板负极接地的情况，若检测到光伏电池板负极接地或其他接地时，光伏逆变器将告警，提示工作人员检查光伏电池板，排除安全隐患。本发明通过改进原有光伏逆变器的接地组件，配合相应的控制方法，实现了光伏电站负极接地的同时对光伏电站的绝缘阻抗进行检测，实施方便，成本小，同时消除了负极接地光伏电站中人体触电危险保护的盲区，提高了光伏发电系统的安全性。

附图说明

图1为光伏电池板PID现象的I-V曲线对比图；

图2为负极接地光伏发电系统示意图；

图3为负极接地光伏发电系统负极多点接地情况示意图；

图4为同时实现光伏电站负极接地和对地绝缘阻抗检测的装置应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

请参照图4所示，图4为同时实现光伏电站负极接地和对地绝缘阻抗检测的装置应用示意图。

本实施例中同时实现光伏电站负极接地和对地绝缘阻抗检测的装置具体包括接地端子和绝缘阻抗检测端子。

所述接地端子包括接地开关K5、保险丝F3及电流检测装置I3。所述保险丝F3的一端与接地开关K5的一端连接，另一端与电流检测装置I3的一端连接，接地开关K5的另一端与直流侧开关K5连接，直流侧开关K5的一端连接光伏电池板PV3负极，另一端连接光伏逆变器IN3直流侧，电流检测装置I3的另一端接地。所述绝缘阻抗检测端子包括第一接地电阻R5和第二接地电阻R6。所述第一接地电阻R5的一端与第二接地电阻R6的一端连接后接地，第一接地电阻R5的另一端与直流侧开关K7连接，直流侧开关K7的一端连接光伏电池板PV3正极，另一端连接光伏逆变器IN3直流侧，第二接地电阻R6的另一端与接地开关K5的另一端连接。

于本实施例，所述接地开关K5为可控的开关，可选用机械开关、电子开关的任一种。所述机械开关包括继电器、断路器，所述电子开关包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金氧半场效晶体管(MOSFET)。该接地端子可在光伏逆变器IN3内部，也可在外部的接地组件中，电流检测装置I3检测该接地端子的电流。

正常运行时，接地开关K5处于闭合状态，将光伏电池板PV3负极接地，光伏逆变器IN3可根据接地线的电流进行保护。当需检测光伏电池板PV3的绝缘阻抗时，通过检测第一接地电阻R5和第二接地电阻R6的电压，计算光伏电池板PV3的绝缘阻抗，同时，由于断开了接地线与大地的连接，此时可以检测到光伏电池板PV3负极接地的情况，若检测到光伏电池板PV3负极接地或其他接地时，光伏逆变器IN3将告警，提示工作人员检查光伏电池板PV3，排除安全隐患。除上述作用外，当系统检测到对地漏电流超标后，可以自动断开接地开关K5，从而降低系统运行风险。

本发明的技术方案实现了光伏电站负极接地的同时对光伏电站的绝缘阻抗进行检测，实施方便，成本小，同时消除了负极接地光伏电站中人体触电危险保护的盲区，提高了光伏发电系统的安全性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (2)

1.一种同时实现光伏电站负极接地和对地绝缘阻抗检测的装置，其特征在于，包括接地端子和绝缘阻抗检测端子；所述接地端子包括接地开关、保险丝及电流检测装置，所述接地开关选用机械开关、电子开关的任一种，所述保险丝的一端与接地开关的一端连接，另一端与电流检测装置的一端连接，接地开关的另一端与光伏电池板负极、光伏逆变器直流侧连接，电流检测装置的另一端接地；所述绝缘阻抗检测端子包括第一接地电阻和第二接地电阻，所述第一接地电阻的一端与第二接地电阻的一端连接后接地，第一接地电阻的另一端与光伏电池板正极、光伏逆变器直流侧连接，第二接地电阻的另一端与接地开关的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的同时实现光伏电站负极接地和对地绝缘阻抗检测的装置，其特征在于，所述机械开关包括继电器、断路器；所述电子开关包括绝缘栅双极型晶体管、金氧半场效晶体管。