【深度解析】光伏系统发电量低之接地不当

1案例现场

福建泉州的一个客户，安装一个30kW电站，发电量和同等装机容量的电站对比偏低，主要原因是经常被雷击坏，维修要花较长时间。还有经常无故重启现象，逆变器显示电压和实际电压有时间不一致。笔者便去现场考察。

从逆变器电量记录上看，7-9月份平均每天发电约100度，相同的地方约120度左右，要稍低一点，最高的一天有200度。组件没有阴影遮挡，表面干净无灰尘，组件颜色一致，没有色差，逆变器没有漏电流报警，电网电压报警等信息。

组件使用多晶270W，数量是120块，逆变器使用深圳古瑞瓦特Growatt 30000TL3-S，采用20块串联，6路并网的方式，直流电缆采用光伏专用4mm专用电缆，交流电缆采用型号BVR线径为10mm的铜电缆，交流开关采用500V63A，组件安装方位角朝南，倾斜角度为18度，电气系统方案和线路设计及支架均符合要求。

经分析，发电量低的主要原因是逆变器被雷击坏过一次，前后共有3天时间没发电，还有几天逆变器无故障停机一段时间，也影响发电。经过现场考察，找到了事件的主要原因：逆变器的地线没有和大地相连接。

2理论分析

电气设备的某个部分与大地之间作良好的电气联接称为接地。与大地土壤直接接触的金属导体或金属导体组称为接地体;联接电气设备应接地部分与接地体的金属导体称为接地线;接地体和接地线统称为接地装置。电气设备接地的目的主要是保护人身和设备的安全，所有电气设备应按规定进行可靠接地。

在光伏系统中，系统接地的作用非常大：

▌(1)防雷接地，将雷电导人大地，防止雷电流使人身受到电击或财产受到破坏。由于光伏发电系统的主要部分都安装在露天状态下，且分布的面积较大，因此存在着受直接和间接雷击的危害。同时，光伏发电系统与相关电气设备及建筑物有着直接的连接，因此对光伏系统的雷击还会涉及相关的设备和建筑物及用电负载等。为了避免雷击对光伏发电系统的损害，就需要设置防雷与接地系统进行防护。

太阳能光伏发电系统的防雷措施和设计要求：

太阳能光伏发电系统或发电站建设地址的选择，要尽量避免放置在容易遭受雷击的位置和场合。尽量避免避雷针的投影落在太阳电池方阵组件上。根据现场状况，可采用避雷针、避雷带和避雷网等不同防护措施对直击雷进行防护，减小雷击概率，并应尽量采用多根均匀布置的引下线将雷击电流引入地下。多根引下线的分流作用可降低引下线的引线压降，减少侧击的危险，并使引下线泄流产生的磁场强度减小。

为防止雷电感应，要将整个光伏发电系统的所有金属物，包括电池组件外框、设备、机箱/机柜外壳、金属线管等与联合接地体等电位连接，并且做到各自独立接地。在系统回路上逐级加装防雷器件，实行多级保护，使雷击或开关浪涌电流经过多级防雷器件泄流。一般在光伏发电系统直流线路部分采用直流电源避雷器，在逆变后的交流线路部分使用交流电源避雷器。

▌(2)安全接地，防止用电设备由于绝缘老化、损坏引起触电、火灾等事故。光伏电站设备寿命是25年，而且放在户外，容易受到外界影响，设备接地后，就可以减少事故的发生。

▌(3)逆变器参考电位，理想的参考地可以为系统(设备)中的任何信号提供公共的参考电位，大地可以认为是一个电阻非常低、电容量非常大的物体，拥有吸收无限电荷的能力，而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变，常被作为电气系统中的参考地来使用。电网侧的电压也是把大地做为零电位。以大地为零电位，逆变器的交流电压和直流电压可以检测得更准确，更稳定，检测组件对地的漏电流也需要把地作为一个参考点。

▌(4)防电磁干扰的屏蔽接地，逆变器是把直流电转为交流电的设备，里面有电力电子变换，频率一般为5-20KHz，因此会产生交变电场，所以也会产生电磁辐射。外界的电磁干扰也会对逆变器运行造成影响，将电气干扰源引入大地，抑制外来电磁干扰对逆变器的影响，也可减少逆变器产生的干扰影响其它电子设备。

▌(5)防组件出现PID，PID效应(Potential Induced Degradation)全称为电势诱导衰减。PID直接危害就是大量电荷聚集在电池片表面，使电池表面的钝化， PID效应的危害使得电池组件的功率急剧衰减。使得电池组件的填充因子(FF)、开路电压、短路电流减少。减少太阳能电站的输出功率，减少发电量，减少太阳能发电站的电站收益。接地系统可以延缓组件的衰减过程。

3接地线的长度及规格

光伏系统要求有一个良好的接地系统，做好接地系统既是设备稳定、可靠工作的需要，也是保障设备和人身安全的需要。光伏接地系统包括防雷地、安全地、工作地，三种接地线在某一公共点接在一起后再通过等电位连接带接到接地体。个良好的接地系统除了必须有良好的接地体以外，接地线的长度和用材规格是极其重要的方面。

长度要求：为防止雷电流或故障电流所产生的高电位对设备的损害，要求接地线长度尽可能短，还要尽可能避免弯曲，绕圈。一般情况下，接地支线的长度应该小于3米，接地干线的长度应该小于15米。

用材规格：光伏标准对接地线有明确的规定，接地线和交流相线或者直流线面积有关，当相线截面积小于16平方时，地线和相线面积相等，并大于2.5平方;当相线截面积小于35平方大于16平方时，地线的截面积最小为16平方，当相线截面积大于35平方，地线截面积为相线截面积的一半。

3总结

光伏系统的地线如果不接，逆变器及配电柜里面的防雷器将成为摆设失去作用，系统电压、对地漏电流和绝缘电阻都有可能测不准而产生误报，从而影响逆变器的正常运行。这台30kW的电站，地线不过100多元，而每年的电量最高损失可达500多元。