作者：Will White，福禄克高级应用专家，DER

接地故障是光伏(PV)系统中安全隐患、停机和火灾风险的主要原因，但并非所有接地故障的表现都相同。有些故障是持续发生的，容易识别。其他故障则难以预测，仅在特定条件下出现。

为确保光伏阵列的安全性与性能，必须明确区分硬接地故障与间歇性接地故障，了解其各自的形成机制，并掌握有效的检测方法。

接地故障何时发生？

接地故障发生于载流导体(直流正极或负极；交流L1、L2或L3)接触接地金属表面(例如模块框架、导管或机架)时。这会形成一条电流流向地的意外路径，从而绕过逆变器或其他保护设备。

硬接地与间歇性接地故障：基础知识

什么是硬接地故障？

硬接地故障是指光伏系统导体与接地金属表面之间形成的持续性低电阻连接。此类故障在所有工作条件下均持续存在。

常见原因：

• 因电缆管理不当导致线缆挤压
• 因过电流或电弧导致绝缘层熔化
• 振动造成的磨损、机架摩擦、热胀冷缩
• 接地或端接不当

如何检测：

• 测量直流正极/负极与地之间的电压
  • 使用万用表、钳形表或GFL-1500接地故障定位仪的分析功能
• 使用绝缘电阻测试仪(例如：Fluke 1587 FC、1537、SMFT-1000)
• 预期对地电压为非零值和/或低绝缘电阻(< 1 MΩ)

为何危险：

硬接地故障通常会触发逆变器故障，导致其停机。若在相反极性处发生二次故障，可能形成并行电流路径，从而引发火灾或电弧事故。

什么是间歇性接地故障？

间歇性接地故障是指导体与地之间形成的暂时性或有条件的连接。这类故障可能仅在以下情况下出现：

• 系统处于潮湿状态(雨水、冷凝水、湿气)
• 模块或机架因温度变化而膨胀/收缩
• 太阳能追踪器将阵列移至故障易发位置
• 电线在风雪影响下出现下垂或摩擦

由于这类故障并非持续存在，因此在例行维护或干燥天气下可能难以检测。

为何间歇性故障存在风险

间歇性故障之所以危险，是因为：

• 常能逃过标准接地故障保护装置的检测。
• 会随着时间推移演变成硬接地故障
• 会导致逆变器反复跳闸，造成停机。
• 可能产生电弧，从而引发火灾
• 若被忽视，出现二次故障时，它们可能成为大电流故障环路的一部分。

间歇性接地故障的迹象

可能发生间歇性故障的情况如下：

• 逆变器显示间歇性接地故障错误
• 系统仅在雨天或清晨时段跳闸
• 在干燥气候条件下或中午时段未检测到任何故障
• 故障发生在一天中的特定时刻，当追踪阵列移动到特定位置时。
• 绝缘电阻测试显示临界值

如何测试每种故障类型

硬接地故障测试

1. 隔离并切断电路电源
2. 执行对地电压测试
3. 使用绝缘电阻测试仪
4. 预期故障读数保持稳定

间歇性接地故障测试

1. 在降雨、露水或温度变化期间或之后进行测量
2. 使用钳形表确认电路中无电流后，方可开路电路。
3. 注意阵列移动过程中可能出现的突发性对地电压尖峰
4. 寻找那些可能被视为合格，但低于相同环境条件下其他类似电路电阻值的绝缘电阻值。

为何要关注接地故障类型

理解故障类型影响着从诊断到预防的方方面面：

各类型故障的维修策略

对于硬接地故障：

• 拆下损坏的导体，并更换新线缆。
• 必要时安装可在现场安装的连接器
• 更换烧毁的模块或接线盒
• 重新测试绝缘和对地电压

对于间歇性故障：

• 复现触发故障的条件(潮湿的模块、移动)
• 测试并更换可疑连接器或接线盒
• 检查导体弯曲处、机架边缘及太阳能跟踪器对齐情况
• 采用抗紫外线的线缆管理硬件及改进的线缆管理方案，以防止再次发生故障

总结

硬接地故障与间歇性接地故障的发生原因和方式可能相同——线缆绝缘层损坏、导体受挤压——但其行为表现与检测方法需要采取不同的策略。通过理解两者的区别，技术人员能够更准确地诊断和排除、预防以及修复太阳能光伏系统故障。