光伏电站升压站短路电流及接地电阻的计算 .pdf

光伏电站升压站短路电流及接地电阻的

计算

摘要：短路电流会对光伏发电产生一定的影响，必须对其进行分析，了解其特性及影响

因素，以减少其对光伏电站升压站的影响。在此基础上，本文首先对光伏发电系统中的升压

站进行了等值电路建模，并对各部件的等值电路进行了计算，从而得到了系统的短路电流。

然后对短路电流的计算方法进行了分析，使得计算结果更加符合实际，从而强化了对短路电

流的控制；在此基础上，提出一种新的接地电阻计算方法，以充分发挥其在光伏发电系统中

的作用，为光伏发电系统的安全运行提供理论依据。

关键词：光伏电站；短路电流；接地电阻

1.光伏电站升压站等效电路模型

光伏电站升压站是由光伏模块、逆变器、升压变压器等构成，具有升压作用。光伏发电

升压站极易产生短路电流，一旦发生短路电流，不仅会引起输电线路的烧损，还会对其内部

元件产生损坏，因此，有必要对其进行研究。在电力系统中，由于电力系统中存在着许多问

题，因此，在电力系统中应用了等值电路模型，从而大大简化了电力系统中各组成部分的构

建和分析。本文提出了一种基于等值电路的电力系统短路电流分析方法。在此基础上，引入

相应的等效电路模型，对所获得的结果进行理论上的支撑，保证了短路电流计算的正确性。

1.1.光伏组件模型

由于光伏组件模块使用的是串联的连接模式，所以需要与实际情况相结合，对其模型进

行简化。与此同时，在标准测试条件（空气质量为AM1.5、辐照度为1000W/m³、温度为25℃）

下，分析光伏模块的输出特性，以建立高效的模型简化形式，确保模型的构造更加简洁。在

此基础上，提出了一种新的光伏模块建模方法。光伏模块的输出特性与光强、温度等密切相

关，在进行短路电流分析时，需结合简化模型，采用定量分析的方法，探索短路电流的变化

规律。当光照强度一定时，短路电流随光照温度的增加而增加；当光照强度一定时，短路电

流随光照强度的增加而增加。在决定电池短路电流的主要因素时，必须考虑电池模块本身的

特点，以改善电池的短路电流控制效果。在光伏发电系统中，短路电流一般不得大于1.5倍，

若大于1.5倍，将加大电网短路风险，造成电网瘫痪。

1.2.集电等值模型

光伏电站具有发电单元分散的特点，集电线路应满足35kV电压等级的运行要求。在集

电线路容量方面，每回集电线路的容量在18～25MW。一旦遇到复杂的山区环境，需要采取远

距离输电方式，集电等值模型的电压等级达到35kV。在集电线路较长的情况下，电阻、电抗

的影响不能忽略，需要构建输电线路的集电等值模型，保障等效电路模型的精准性。若采用

短距离输电方式，线路的电阻、电抗可忽略不计，不必在光伏电站模型中考虑。

2.光伏电站升压站短路电流的计算

光伏电站升压站短路电流的计算需要确保计算方法的合理性，保障短路电流得到精准求

解。目前主要根据《交流电气装置的接地设计规范》(GB/T50065—2011)的附录B计算短路

电流：在发电厂和变电站内、外发生接地短路时，经接地网入地的故障对称电流的计算式如

下：I₂=(1mx-1)S(2)I=InS₂(3)式中：为发电厂和变电站内发生接地故障时的最大接地故障对

称电流有效值，A;、2分别为厂站内、外发生接地故障时的分流系数；为发电厂和变电站内

发生接地故障时流经设备中性点的电流，A。短路电流受到多种因素的影响，通过式（2）和

式（3）可对短路电流进行量化，使短路电流计算更加精准，消除计算过程中的不稳定因素。

结合短路电流的变化特性展开分析，可以保障短路电流处于良好的控制下，可以减少短路电

流给光伏电站带来的隐患。

3.光伏电站升压站接地电阻的计算

3.1.接地要求

若组件边框、支架等各部位采用镀层处理，达不到接地要求，组件性能不足，使用时间

较长，可能出现漏电、绝缘性能较差等问题。若未对其边缘部位作适当的接地处理，则在一

定的时间内，将会造成逆变器的故障，造成系统产生异常的电力输出。元件接地时，需将逆

变器、配电箱二位的电阻控制在4欧姆之下。

一是逆变器接地。多数情况下，对逆变器PE端口进行接地处理时，会将其连接至配电

箱位置，借助配电箱完成接地。保护接地多借助逆变器的自身接地功能进行多重接地处理，

以保持逆变器运行的安全性。

二是配电箱接地。交流位置的防雷装置主要包括熔断器、断路器，能够应对感应雷、直

击雷等各类冲击，给予有效的电涌保护。上述装置的下部接口可连接至配电箱接