直流接地故障是光伏系統(tǒng)中最常見的故障類型，其中有一半未被檢測到。直流接地故障是指電流通過直流電的電路中(逆變器之前)設備的接地導體的現(xiàn)象，也就是俗稱的泄漏電流。接地故障可能導致嚴重的安全問題，

例如電弧，并且在高電壓情況下會發(fā)生電弧閃絡事故。除安全隱患外，接地故障還有可能造成火災的風險，因為短路電流會導致裸露的金屬溫度升高。

為了更好地理解直流接地故障，讓我們回顧一些術語并了解光伏系統(tǒng)內(nèi)部。

根據(jù)NEC的定義，接地是指：

設備接地導體(EGC)= “提供接地故障電流路徑的導電通路，該通路通常將設備的非載流金屬部件一起連接到系統(tǒng)接地導體和/或接地電極導體。”（金屬外殼）

接地電極導體(GEC)=“用于將系統(tǒng)接地導體或設備連接至接地電極或接地電極系統(tǒng)上某一點的導體。”（主接地極到接地網(wǎng)）

接地導體= “特意接地的系統(tǒng)或電路導體”。

圖1：負極接地光伏系統(tǒng)(直流側(cè))

EGC用于將所有導電部件(模塊、機架)接合在一起，并提供通向GEC的路徑。GEC將EGC以及整個系統(tǒng)連接到接地電極。接地電極是一根插入至地下至少8英尺深的大金屬棒，材質(zhì)通常是銅、鋁或銅包鋁。

在直流接地故障中，電流流經(jīng)EGC或由于與接地導體意外接觸而接地的任何金屬。這種接觸通常是由于導體絕緣損壞、安裝不當、電線擠壓和進水造成的，這會在導體和EGC之間形成電氣連接。

為何直流接地故障非常危險？

接地實際是有隱患的，有些小于1安培的漏電流無法被接地故障保護設備（GFP）察覺，而有些大的漏電流會使得保護自動跳閘；這出現(xiàn)了一種情況，當兩個情況都存在時，大漏電流被跳閘斷開了，原來的漏電流則都會流到小漏電流的接地線上，巨額的電流瞬間融化絕緣，造成失火。這正是

2009年加利福尼亞州貝克斯菲爾德火災中383千瓦光伏陣列導致大火的原因——12 AWG導線上的最初2.5安培的接地故障成為第二個311安培接地故障的通路，故障原因是500 MCM (7.7 AWG)輸出電纜上的一個伸縮接頭分離。當接地故障保護設備清除第二個接地故障時，大電流通過第一個未檢測到的接地故障返回，迅速熔化導線上的絕緣并引發(fā)火災。

如何檢測和診斷直流接地故障？

如上所述，直流接地故障的檢測非常困難，特別是在大型光伏系統(tǒng)中。這是因為直流接地故障通常小于接地故障保護設備的最小靈敏度。檢測直流接地故障的技術包括絕緣電阻監(jiān)測和漏電開關測試儀(RCD)。建議每天早上使用絕緣電阻測試儀對地線和導體之間的絕緣電阻值進行測試。這必須在陣列處于開路狀態(tài)時執(zhí)行。測試揭示兩種可能性——絕緣電阻高于最小值，系統(tǒng)可以啟動；或絕緣電阻低于最小值，表明可能出現(xiàn)絕緣損壞和接地故障。此外，可將RCD置于陣列導體上，以測量可能指示接地故障的異常電流。

診斷方法

每個連接點(直流斷路器、匯流箱)，直至返回到陣列。一旦發(fā)現(xiàn)故障，請更換線纜，并記錄下測試和更換情況。

光伏系統(tǒng)中直流接地故障預防的前景如何？

使用無變壓器(非隔離)型逆變器可以防止直流接地故障，該逆變器具有可檢測低至300 mA故障的靈敏電子器件，以及無接地導體，從而減少了意外對地電流的可能性。無變壓器型逆變器不是通過電磁感應將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，而是通過電子器件進行逆變，并且不采用鐵芯進行電隔離。與實際接地的逆變器(帶有變壓器和GFP保險絲)不同，該逆變器可以感應小的接地故障并有效地使電路跳閘。另一項日益普及的策略是使用模塊級電力電子設備(MLPE)，它可以切斷單個模塊的電源。

成功預防、檢測和診斷直流接地故障是光伏系統(tǒng)大規(guī)模調(diào)試計劃的一部分。