分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)防雷設(shè)計

1、太陽能光伏電站防雷與接地系統(tǒng)的設(shè)計概 述雷電是發(fā)生在因強對流天氣而形成的雷雨云間和雷雨云與大地之間強烈放電現(xiàn)象。全球任何時候大約有2000個地點出現(xiàn)雷暴，平均每天約發(fā)生800萬次閃電，每次閃電在微秒級的瞬間放出約55KW·h的能量。雷電的危害1.直接雷擊(直擊雷)，即我們通常所說的閃電。直擊雷具有熱效應(yīng)、電效應(yīng)和機械效應(yīng)三大效果，且雷電能量巨大，可瞬間造成被擊物折損、坍塌等物理損壞和電擊損害。2.感應(yīng)雷，雷云形成過程中，由于雷云中電荷的聚積，及閃電發(fā)生時雷云中電荷的急劇減少，會形成大范圍的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象，從而造成雷電影響范圍內(nèi)(閃電發(fā)生處半徑2Km內(nèi))的金屬導(dǎo)體出現(xiàn)高電位(強

2、電壓)和瞬間沖擊電流(電涌)?？赡茉斐傻闹饕：κ怯捎陔娢徊钤斐上噜弻?dǎo)體產(chǎn)生電火花，電涌造成電源及信號線路發(fā)生擊穿現(xiàn)象，造成線路短路，并侵入用電設(shè)備造成設(shè)備損壞。尤其是對低壓電氣系統(tǒng)和電子信息系統(tǒng)危害更大。3.傳導(dǎo)雷：雷電擊中地面物體尤其是建筑物時，雷電流泄放過程中經(jīng)進出建筑物的金屬管道、電源和信號線路向外傳導(dǎo)(約為全部雷電流的50%)，從而對其它建筑物內(nèi)的線路及設(shè)施造成危害。太陽能光伏電站易遭雷擊的主要部位太陽能光伏并網(wǎng)電站主要由太陽能電池方陣、并網(wǎng)逆變器、交直流配電柜等組成。電池板是由真空鋼化玻璃夾層和四周的鋁合金框架組成，鋁合金框架與金屬支架連接，電池板易遭受直擊雷侵襲，也易遭受感應(yīng)雷侵

3、襲。逆變器、配電柜等電氣設(shè)備易遭受感應(yīng)雷和雷電波的侵入，另外在雷電的作用下，雷電波也可能侵入建筑內(nèi)危及人身安全或損壞設(shè)備，嚴(yán)重的雷電襲擊會對整個光伏電站造成極大的破壞。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的防雷光伏電站在進行防雷設(shè)計時首先需考慮架設(shè)避雷針防止直擊雷對光伏電站的傷害，同時也必須考慮防止雷電感應(yīng)和雷電波侵入光伏發(fā)電系統(tǒng)。太陽能光伏并網(wǎng)電站防雷的主要措施如下圖所示：當(dāng)光伏設(shè)備放置在已經(jīng)建成的建筑物頂部時，應(yīng)考慮到原有的外部防雷系統(tǒng)。如果光伏設(shè)備處于保護范圍內(nèi)，可以不用另加外部防雷系統(tǒng)，反之則要另加外部防雷系統(tǒng)，避雷針的布置需要既考慮光伏設(shè)備在保護范圍內(nèi)，又要盡量避免陰影投射到光伏組件上。良好的接地

4、使接地電阻減小，才能把雷電流導(dǎo)入大地，減小地電位，各接地裝置都要通過接地排相互連接以實現(xiàn)共地防止地電位反擊。獨立避雷針應(yīng)設(shè)獨立的集中接地裝置，接地電阻必須小于10。固定的金屬支架大約每隔10m 連接至接地系統(tǒng)。太陽能光伏發(fā)電設(shè)備和建筑的接地系統(tǒng)通過鍍鋅鋼相互連接，在焊接處也要進行防腐防銹處理，這樣既可以減小總接地電阻又可以通過相互網(wǎng)狀交織連接的接地系統(tǒng)可形成一個等電位面，顯著減小雷電作用在各地線之間所產(chǎn)生的過電壓。防雷接地系統(tǒng)的材料選用（1）避雷針避雷針一般選用直徑12-16mm的圓鋼，如果采用避雷帶，則使用直徑8mm的圓鋼或厚度4mm的扁鋼。避雷針高出被保護物的高度應(yīng)大于等于避雷針到被保護物

5、的水平距離，避雷針越高保護范圍越大。（2）接地體接地體宜采用熱鍍鋅鋼材，其規(guī)格一般為：直徑50mm的鋼管，壁厚不小于3.5mm；50*50*5角鋼或40*4的扁鋼，長度一般為1.5-2.5m。接地體的埋設(shè)深度不小于0.5m，連接焊接過的部位要重新做防腐防銹處理。（3）引下線引下線優(yōu)先選用圓鋼，直徑不小于8mm；如用扁鋼，截面積應(yīng)不小于4mm2；要求較高的要使用截面積為35mm2的雙層絕緣多股銅線。（4）可選材料成品型避雷針、石墨接地體模塊、專用降阻劑。已經(jīng)具有外部防雷系統(tǒng)并且保持隔離距離的建筑物在屋頂表面上搭建光伏設(shè)備時，應(yīng)該考慮到現(xiàn)有的外部防雷系統(tǒng)。為此，光伏設(shè)備必須安裝在外部防雷系統(tǒng)的保護

6、分區(qū)內(nèi)防止被直接雷擊。舉例來說，通過使用適當(dāng)?shù)慕娱W裝置（如：避雷針），可以防止光伏板遭到直接雷擊。避雷針的布置必須使在形成的保護空間內(nèi)放置的光伏模塊可以避免遭到直接雷擊，其次，必須防止任何陰影投射到光伏板上。務(wù)必注意，在光伏組件和金屬部件（如：防雷裝置、雨水槽、天窗、太陽能電池或天線系統(tǒng)）之間必須依據(jù) IEC 62305-3（EN 62305-3）保持隔離距離。隔離距離按照 IEC 62305-3（EN 62305-3）進行計算。具有外部防雷系統(tǒng)但未保持隔離距離的建筑物為獲得最大經(jīng)濟利潤，通常整個屋頂都鋪設(shè)光伏板。不過，從安裝技術(shù)角度看，常常無法保持所要求的隔離距離。因此在這些位置必須建立外部

7、防雷系統(tǒng)和金屬光伏組件之間的直接等電位連接。在這種情況下，雷電流侵入建筑物內(nèi)部的直流母線的風(fēng)險必須予以考慮，因此必須進行合理等電位連接。電氣設(shè)備及金屬外殼的等電位連接從外部進入建筑物的所有導(dǎo)電部件需要接入等電位連接系統(tǒng)中：所有不帶電的金屬部件直接連到等電位系統(tǒng)，帶電部件則通過安裝電涌保護器間接接入等電位連接系統(tǒng)。浪涌保護通過在帶電電纜上安裝浪涌保護器實現(xiàn)，減少電涌和雷電過電壓對設(shè)備造成損壞。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的雷電浪涌入侵途徑， 除了太陽能電池方陣外， 還有配電線路、接地線等，所以太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)需要采取以下防護措施：1、 在逆變器的每路直流輸入端裝設(shè)浪涌保護裝置。2、在并網(wǎng)接入控制

8、柜中安裝浪涌保護器， 以防護沿連接電纜侵入的雷電波。為防止浪涌保護器失效時引起電路短路，必須在浪涌保護器前端串聯(lián)一個斷路器或熔斷器, 過電流保護器的額定電流不能大于浪涌保護器產(chǎn)品說明書推薦的過電流保護器的最大額定值。保險絲安裝位置和選型保險絲作為浪涌保護器的后備保護應(yīng)位于浪涌保護器支路的前端，起過電流保護作用，其分?jǐn)嗄芰?yīng)等于或大于安裝處的預(yù)期短路電流。選用和使用SPD注意事項應(yīng)在不同使用范圍內(nèi)選用不同性能的 SPD 。在選用電源 SPD 時要考慮當(dāng)?shù)氐睦妆┤?、?dāng)?shù)仉娤到y(tǒng)環(huán)境、是否有遭受過雷電過電壓損害的歷史、是否有外部防雷保護系統(tǒng)以及設(shè)備的額定工作電壓電壓、最大工作電壓等因素。SPD保護必須是多級的，在選用SPD時，應(yīng)要求廠家提供相關(guān)SPD技術(shù)參數(shù)資料 、安裝指導(dǎo)意見。正確的安裝才能達到預(yù)期的效果。SPD的安裝應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)廠方提供的安裝要求進行。SPD盡可能地引入線與引出線分開走線，并選擇最短的路徑，以避免導(dǎo)線上的電壓降太高而損壞設(shè)備。SPD的接地線與其