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文檔簡介

1、太陽能光伏電站防雷與接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概 述雷電是發(fā)生在因強(qiáng)對(duì)流天氣而形成的雷雨云間和雷雨云與大地之間強(qiáng)烈放電現(xiàn)象。全球任何時(shí)候大約有2000個(gè)地點(diǎn)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(jí)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(jī)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(shí)雷云中電荷的急劇減少,會(huì)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(qiáng)

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(hào)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(duì)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(shí),雷電流泄放過程中經(jīng)進(jìn)出建筑物的金屬管道、電源和信號(hào)線路向外傳導(dǎo)(約為全部雷電流的50%),從而對(duì)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(huì)對(duì)整個(gè)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(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)首先需考慮架設(shè)避雷針防止直擊雷對(duì)光伏電站的傷害,同時(shí)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(shí),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(hù)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(hù)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(shí)現(xiàn)共地防止地電位反擊。獨(dú)立避雷針應(yīng)設(shè)獨(dú)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(jìn)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(gè)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(hù)物的高度應(yīng)大于等于避雷針到被保護(hù)物

5、的水平距離,避雷針越高保護(hù)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(shí),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(hù)

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(hù)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(jìn)行計(jì)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(jì)利潤,通常整個(gè)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(xiǎn)必須予以考慮,因此必須進(jìn)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(jìn)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(hù)器間接接入等電位連接系統(tǒng)。浪涌保護(hù)通過在帶電電纜上安裝浪涌保護(hù)器實(shí)現(xiàn),減少電涌和雷電過電壓對(duì)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(hù)措施:1、 在逆變器的每路直流輸入端裝設(shè)浪涌保護(hù)裝置。2、在并網(wǎng)接入控制

8、柜中安裝浪涌保護(hù)器, 以防護(hù)沿連接電纜侵入的雷電波。為防止浪涌保護(hù)器失效時(shí)引起電路短路,必須在浪涌保護(hù)器前端串聯(lián)一個(gè)斷路器或熔斷器, 過電流保護(hù)器的額定電流不能大于浪涌保護(hù)器產(chǎn)品說明書推薦的過電流保護(hù)器的最大額定值。保險(xiǎn)絲安裝位置和選型保險(xiǎn)絲作為浪涌保護(hù)器的后備保護(hù)應(yīng)位于浪涌保護(hù)器支路的前端,起過電流保護(hù)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(xiàng)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(shí)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(hù)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(hù)必須是多級(jí)的,在選用SPD時(shí),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(dá)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(jìn)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

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