太陽光発電プロセスの一般的な故障原因と解決策

1. 太陽光発電プロセスの簡単な紹介

太陽光発電の動作プロセスは以下の通りです：まず、個々のソーラーパネルを直列に接続して太陽光発電モジュールを形成し、これらのモジュールをコンビナーボックスを通じて並列に配置して太陽光発電アレイを形成します。太陽エネルギーは太陽光発電アレイによって直流（DC）に変換され、その後三相インバータ（DC - AC）を通じて三相交流（AC）に変換されます。次に、昇圧トランスの助けを借りて、公共電力網の要件を満たす交流に変換され、電気設備や遠隔ディスパッチのために直接公共電力網に接続されます。

2. 太陽光発電における一般的な運転故障の分類
2.1 昇圧所の運転故障

昇圧所の運転故障には主に送電線故障、バスバー故障、変圧器故障、高圧スイッチおよび補助装置の故障、リレー保護装置の故障が含まれます。

2.2 太陽光エリアにおける一般的な運転故障

太陽光エリアでの運転故障は、不規則な建設と設置によりソーラーパネル、ストリング、コンビナーボックスの故障が生じるか、またはインバータの設置と調整が不適切であるための故障、昇圧変圧器の補助装置の故障、点検担当者の見落としや隠れた危険をタイムリーに検出できなかったことによる故障が最も一般的です。

2.3 通信および自動化の故障
通信および自動化の故障は、一時的には設備の発電に影響を与えないかもしれませんが、運転分析、設備欠陥の検出と排除に不利となります。また、設備が遠隔操作できなくなる可能性があり、安全な生産に対する隠れた危険をもたらします。真剣に取り組まないと、事故が拡大する可能性があります。

2.4 地域および環境による故障

このような故障は主に以下のように現れます：軟弱地盤の沈下により設備の変形と操作の困難さ、十分な安全距離がないために電気接地やショートサーキット、塩霧による電気設備の腐食、水蒸気の蒸発によるブロック落下と絶縁劣化、小動物が電気設備に入り込んでショートサーキットを引き起こすなど。

3. 一般的な故障の原因分析

理論的には、さまざまな事故や重大な故障は防ぐことができますが、実際には電力生産の安全性事故は頻繁に発生し、設備の故障や欠陥は一般的です。その理由は以下の通りです：

• 設計の初期段階、特に早期の太陽光プロジェクトでは先天的な欠陥があります。太陽光発電プロセスは単純かつ直感的であり、建設が急ピッチで行われ、完全な経験を参考にすることができませんでした。

• 工期の急ぎにより、建設チームの技術管理を厳しく制御することが難しく、建設過程と仕様が標準を満たしていないため、後々の運転に隠れた危険を残しています。

• 成熟した運転点検メカニズムがないため、設備供給業者の品質を見極めるのが難しく、運転中の設備の信頼性が低く、故障率が高いです。

• 人的な質が発展に追いついていません。多くの太陽光運転・保守スタッフは新入社員で、働きながら学んでいます。一部の企業は火力発電所からのベテラン従業員に「ベテランが新人を教える」という方法を採用していますが、新入社員は運転分析、異常検知、欠陥除去、事故処理能力に欠けていることがあります。

4. 解決策

太陽光発電所における一般的な運転故障の技術的な解決策は以下の通りです：

• 根本から始めて、設計の初期段階で現場の実情に合わせて完全で詳細かつ科学的で最適化された設計計画を作成します。

• 全工程のインフラ管理を強化し、資格審査を厳しくチェックし、工程の品質と仕様に注意を払います。

• 設備のアクセスを厳しく制御し、不合格の設備を断固拒否します。

• 人員の責任感教育と技術能力の育成を強化します。これら4つのポイントを実施することで、一般的な故障の発生率を効果的に低下させることができます。

4.1 昇圧所の一般的な故障と対処法

昇圧所の故障は一般的な電気故障に属し、異なる発電タイプの企業でも対処原則と方法は似ています。特に、母線停電と線路トリップは単母線単回路の昇圧所で全体のサイトが停電する原因となります。太陽光プロジェクトの場合、インバータは島保護を開始し、停止する必要があります。運転および当番スタッフは以下のことを行う必要があります：

• 工場電源を確認し、予備電源の入力をチェックし、直流システムと通信システムの正常な動作を確保します。

• 保護装置の動作を確認し、動作の種類を明確にし、故障の可能性を分析します。

• 一次システムを確認し、故障点を見つけ出し、ディスパッチと協力し、安全措置を講じて欠陥を排除し、可能な限り早く運転を再開します。

4.2 太陽光エリアにおける一般的な故障と原因

太陽光エリアでの運転故障の誘因は主に以下の通りです：

• インフラ建設中にソーラーパネルの設置と配線が不十分で、一部のコネクタが専用コネクタを使用せず、コンビナーボックス内のねじが締められていない、またはブロッキングが不完全または品質が悪い。

• 設備の設置と調整が不十分で、インバータと昇圧変圧器の設置、配線、調整は異なる人員が担当しており、統一的な調整が不足しているため、頻繁に故障が発生する。

• 地域環境特性による故障、例えば沿岸干潟の塩霧が設備を腐食し、ケーブルと絶縁子の汚染フラッシュオーバー、絶縁劣化、設備のショートサーキットを引き起こす。

• 長期間の運転による故障は、設備の回転と振動による緩みとして現れ、変圧器とインバータの冷却ファンの故障、箱型変圧器のグリッドドアのロック限界の緩み、コンビナーボックスの固定ねじと端子列の緩みなど。

4.3 太陽光運転における一般的な故障の予防

昇圧所または太陽光エリアの設備の故障はすべて電気設備の故障に属します。予防するためには、以下のことが必要です：

• インフラが生産に奉仕することを実施し、建設中に品質を確保し、隠れた危険を残さずに納品します。

• 運転中には積極的に技術監督を実施し、現場の特性に基づいて事前に予防措置を講じます。

• 従業員の責任感教育と問題分析能力の育成を強化します。

4.4 太陽光運転における一般的な故障の現象と対処法

太陽光エリアの設備の試運転が正常に終了した後、ソーラーパネルからコンビナーボックスまでの区間で発見しにくい故障がしばしば発生します。初期段階では明らかな現象はありませんが、徐々に発電量が減少します。クランプメーターを使用して各ストリングの動作電流を測定し、故障したストリングを見つけ、それがヒューズの問題、ソーラーパネルの故障、またはストリングの接続線の損傷などの問題かどうかを確認し、迅速に対処します。

4.4.1 コンビナーボックスの故障

コンビナーボックスの一般的な故障には、ブロックシャード、通信モジュールの故障、端子やねじの緩みによる接地加熱、さらには火災などが含まれます。
現場での対処は主に点検です。「春点検」でブロックを修復し、コンビナーボックスの端子ねじを締めることで、夏の加熱問題を基本的に解消できます。

4.4.2 インバータの故障

インバータの故障は通常、停止し自起動できないという形で現れます。これは主に試運転の初期段階で発生します。走合期間後は、主に放熱故障（過温度）、アクセサリの破損、ソフトウェア故障が発生します。
インバータの故障の予防と対処の鍵は、日常的なフィルターの掃除、放熱の確保、冷却ファンの点検の強化、異常が見つかったときの迅速な修理と交換にあります。

4.4.3 昇圧変圧器の故障

変圧器の技術は成熟しており、通常条件下では乾式変圧器の故障率は非常に低いです。一般的な故障には、ブロッキングが不適切で小動物が侵入する、冷却ファンの故障、本体の安全グリッドドアのロックが緩むといったものがあります。沿岸地域や漁業・太陽光併用プロジェクトでは、昇圧変圧器の高圧スイッチのケーブルヘッド、ケーブル、避雷器が主要な点検項目です。一度故障すると、全体の集電線が停止します。
昇圧変圧器の故障の予防と対処は、日々の点検の徹底と技術監督作業のタイムリーな実施により未然に防止することが重要です。