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智能光伏直流汇流箱多支路同时故障的原因分析

2026年01月10日
智能光伏直流汇流箱多支路同时故障可能由电气连接问题、保护元件失效、环境因素影响、监控与通信故障、绝缘与接地故障、设计与施工缺陷等多方面原因导致,以下是详细介绍:

### 电气连接问题
- **端子排或接线端子松动**:在安装过程中,若施工人员未严格按照规范要求施加足够的力矩拧紧端子,初始连接就存在隐患。随着时间推移,连接牢固程度逐渐降低,特别是在位于风机附近等振动频繁区域的电站,持续机械振动会使端子逐渐松动。此外,自然界温度剧烈波动,材料的热胀冷缩会导致端子接触状态恶化,接触电阻显著增大。根据焦耳定律,电阻增大意味着在相同电流下产生的热量大幅增加,可能引发直流侧接地或短路故障,导致多支路同时故障。
- **电缆接头故障**:电缆接头处的插头长期暴露在复杂环境中,容易发生氧化反应,氧化层形成会阻碍电子顺利通过,使导电性能急剧下降。接头处的密封圈作为防水关键防线,一旦老化,密封性能丧失,水分容易进入接头内部。若安装时插头未完全锁紧,机械连接稳定性不足,在后续运行中受到外力拉扯或振动时,接头容易松动。故障发生时,接头处会出现拉弧放电现象,严重时强大电弧能量足以烧断电缆,导致多支路失效。

### 保护元件失效
- **熔断器熔断或断路器跳闸**:当光伏组件或电缆发生短路故障时,电路中的电阻瞬间减小,电流会急剧增大,逆变器侧的故障同样可能引发过电流情况。故障出现后,对应的支路会立即失去电流输出。若熔断器频繁熔断或断路器频繁跳闸,且频繁更换熔断器或排查跳闸原因不及时,会导致多个支路供电中断,影响电站整体发电量。
- **防雷模块失效**:在雷电高发地区,光伏汇流箱面临严峻防雷考验。当遭受雷击或强过电压冲击时,SPD(浪涌保护器)内部的压敏电阻承受巨大电流与电压冲击。经过多次冲击后,压敏电阻微观结构发生变化,逐渐老化、劣化,其对过电压的钳位能力大幅下降。防雷模块失效后,在后续遭遇雷击或过电压时,浪涌电流将直接冲击后续设备,如逆变器等,由于逆变器等设备对过电压较为敏感,很容易被浪涌击穿损坏,导致多个支路出现故障。

### 环境因素影响
- **散热不良导致过热**:箱体通风孔是汇流箱内部与外界进行热交换的重要通道,如果通风孔被灰尘、杂物堵塞,空气流通受阻,内部产生的热量无法及时散发出去。部分汇流箱配备的散热风扇,如果出现故障,如电机烧毁、扇叶卡住等,就无法发挥强制散热的作用。此外,如果汇流箱安装位置不合理,长期受到阳光直射,箱内温度会急剧升高,当超过一定温度时,会加速元件的老化进程,影响元件性能,导致多个支路出现故障。
- **箱体密封失效**:汇流箱箱体的密封条起着防水防尘的关键作用。如果密封条老化,其弹性与密封性能会大幅下降,无法有效阻挡外界的雨水与灰尘。安装时如果密封条安装不当,存在缝隙或扭曲,同样无法实现良好的密封效果。另外,箱体如果长期暴露在恶劣环境中,发生锈蚀破损,也会破坏箱体的整体密封性能。一旦箱体密封失效,雨水会大量涌入箱内,直接接触内部电子元件,造成元件短路损坏,灰尘进入后,会在元件表面堆积,影响散热,并且在潮湿环境下可能引发爬电现象,导致多个支路出现故障。

### 监控与通信故障
- **数据采集模块异常**:数据采集模块就像汇流箱的“信息传感器”,其正常工作离不开稳定的电源供应。当DC24V供电出现异常,如电源线路断路、短路或电源模块本身损坏时,采集模块将无法正常工作。随着使用时间的增长,模块内的芯片会逐渐老化,电子迁移等现象会影响芯片内部电路的正常运行,进而降低其数据采集与处理的准确性。故障发生后,最明显的表现是支路电流、电压数据出现异常,要么缺失,要么数据错误,无法真实反映汇流箱的实际运行状态,可能导致多个支路故障无法及时被发现和处理。
- **通讯线路故障**:RS485/Modbus通讯线是数据传输的“高速公路”,如果其接触不良,例如接线端子松动、线路中间有断裂等情况,数据信号就无法顺畅传输,会出现传输中断的情况。故障表现为监控平台无法读取汇流箱数据,导致数据传输中断,或者数据在传输过程中出现延迟,无法实时反映汇流箱的状态,影响运维人员对实时情况的判断。另外,还可能出现误码现象,即传输的数据出现错误,导致监控系统接收到的信息与实际情况不符,误导运维决策,使得多个支路故障不能得到及时处理。

### 绝缘与接地故障
- **绝缘电阻下降**:电缆绝缘层就像电流的“防护铠甲”,长期使用后会逐渐老化,性能下降。在箱体进线孔处,由于电缆频繁进出,与进线孔边缘不断摩擦,容易造成绝缘层破损。同时,如果进线孔处密封不良,水分会渗入,进一步侵蚀绝缘层。箱体内部如果长期积灰,且环境湿度较大,灰尘吸收水分后会形成导电通道,使爬电距离不足。此外,接地端子虚接会导致接地电阻增大,当接地电阻超过一定值时,就无法有效将泄漏电流导入大地。当绝缘电阻下降到一定程度时,逆变器会报出“直流侧绝缘故障”,这一故障会使电流泄漏风险增加,不仅会造成电能损耗,还可能引发触电事故,严重威胁人员安全与设备正常运行,并且可能进一步发展为短路故障,导致多个支路出现故障。

### 设计与施工缺陷
- **设计不合理**:汇流箱的容量设计、支路布局等如果不能满足实际光伏电站的需求,可能导致在运行过程中出现过载、电压不稳定等情况,从而引发多支路故障。例如,汇流箱的额定电流设计过小,而实际接入的光伏组串电流较大,长时间运行后容易使汇流箱内部元件过热损坏,影响多个支路正常运行。
- **施工不规范**:除了上述提到的电气连接施工不规范外,在汇流箱的安装过程中,如果箱体的固定不牢固,在长期运行过程中可能会因振动等原因导致箱体变形,损坏内部元件,引发多支路故障。