山地光伏電站防雷安全有效性分析

楊恩全

青島十川軟件技術(shù)有限公司 山東青島 266000

隨著常規(guī)能源的日益短缺，太陽能發(fā)電技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們對環(huán)境的認(rèn)識的提高，太陽能電廠的裝機容量和建筑規(guī)模正在迅速變化。為了確保太陽能發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運行，防雷設(shè)計的有效性和安全性變得越來越重要，特別是對于新山，梯田和其他高發(fā)電廠。操作和維護(hù)困難，穩(wěn)定的操作和安全性很重要[1]。山區(qū)太陽能發(fā)電廠的雷電保護(hù)與常規(guī)太陽能發(fā)電廠的雷電保護(hù)有關(guān)。因此，結(jié)合了傳統(tǒng)的光伏照明設(shè)計和山區(qū)發(fā)電廠的設(shè)計特點，合理地優(yōu)化了防雷方案。

1 閃電的形式

雷電是雷云放電的自然現(xiàn)象，具有很大的破壞力。損壞的主要形式有：直接雷電，雷電引導(dǎo)和雷電入侵。直接雷電是直接擊中電氣設(shè)備，建筑物和其他物體的一種閃電。物體直接擊中雷電的電位會迅速升高，從而導(dǎo)致過電壓。通常，電氣設(shè)備會因過電壓而引起閃絡(luò)或損壞，并且雷電波還會沿線路和導(dǎo)體傳播。如果電氣設(shè)備或建筑物的雷擊電源中有防雷導(dǎo)體，則引下線接地點附近的人員會受到階躍和接觸電壓的威脅。直接雷電放電非常短，并且產(chǎn)生的高電流直接導(dǎo)致電氣設(shè)備和建筑物的物理損壞，火災(zāi)甚至爆炸。雷電感應(yīng)是指雷電放電期間在附近的導(dǎo)體中發(fā)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)。建筑物的金屬部分之間可能會產(chǎn)生火花，隔離的跳火會損壞電源線。靜電感應(yīng)是由Thundercloud放電之前攜帶的大量電荷的形成，以及電力設(shè)備等物體之間形成的感應(yīng)電荷引起的。如果感應(yīng)電荷量太大而無法及時稀釋，則感應(yīng)發(fā)電廠將過壓并損壞。雷擊是電氣設(shè)備的直接雷擊或感應(yīng)雷擊。雷電波沿電線或?qū)w穿透電力系統(tǒng)，造成更大的雷電損壞。

2 防雷系統(tǒng)設(shè)計

2.1 組件矩陣的防雷設(shè)計

由于組件，室外逆變器，室外變壓器和其他設(shè)備的方形布置，高度通常小于5m。根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057-2010），直接雷電保護(hù)可以忽略。但是，由于模塊框架中使用鋁合金，模塊的大方形陣列區(qū)域以及用于安裝模塊的金屬材料等因素，光伏系統(tǒng)直接受到雷擊和感應(yīng)過電壓的影響。更容易。對于方形太陽能電池陣列，您可以提供水平和垂直接地網(wǎng)格的組合。安全接地，工作接地和雷電接地是常見的接地設(shè)備，接地電阻值通常為4Ω以下。在正方形的正方形陣列周圍，應(yīng)將熱浸鍍鋅鋼放在周圍的水平接地帶上。接地體的埋入深度通常為0.6-0.8m以上。如果模塊制造商沒有留下用于將接地線連接到模塊的鋁合金框架的螺栓孔，則在將框架和面板支架連接至外殼之前，制造商必須首先鉆孔。接地線。此外，矩陣區(qū)域中電氣設(shè)備位置附近的接地電壓必須均勻分布，并且平衡電網(wǎng)必須在兩個或多個點處連接到主電網(wǎng)。

2.2 防止雷擊

主要結(jié)合屏蔽原理來優(yōu)化布線，并在電池的每一列中增加限壓防雷模塊。在太陽能電池板陣列中，直流母線應(yīng)盡可能位于太陽能電池板下方。由于支架的空間位置較高，因此您可以優(yōu)先保護(hù)自己。對于無法穿過陣列的電線，請再鋪設(shè)幾套鍍鋅鋼管，并使用鍍鋅鋼管和陣列接地板作為可靠的接地方式。使用圓鋼或扁鋼接地。最好使用直徑≥8mm的圓鋼，橫截面≥4mm的鋼。單區(qū)域太陽能電池板陣列等電位連接，以避免過量的局部電壓并加劇設(shè)備對感應(yīng)電壓的損壞。

2.3 配電室及插座的防雷設(shè)計

為了在配電室中提供直接的防雷保護(hù)，可以在配電室的頂部安裝固定且獨立的避雷針，并在配電室的頂部安裝屋頂避雷帶和其他避雷裝置。建議在輸入線，UPS輸入線和直流母線上安裝防雷裝置，以對配電室中的設(shè)備實施二次防雷保護(hù)。

2.4 電容耦合損壞

當(dāng)由于雷電等在系統(tǒng)電路或系統(tǒng)設(shè)備中產(chǎn)生強電流時，由于電容器的耦合效應(yīng)，在另一條線路中產(chǎn)生耦合電流。如果此耦合電流的能量很高，則二極管和與其相連的保險絲將被損壞。在輕敲的發(fā)電廠中，太陽能電池板的pn結(jié)被破壞，從而破壞了串聯(lián)電路，并影響了整個陣列的發(fā)電效率。逆變器和接線盒之間有一處雷擊嚴(yán)重的發(fā)電廠。變壓器，逆變器和直流負(fù)載之間的傳輸線會產(chǎn)生浪涌電壓，從而損壞周圍的電氣設(shè)備，甚至對電網(wǎng)造成干擾。太陽能電池板主要由晶體硅半導(dǎo)體的pn結(jié)組成。接線盒中的旁路二極管和DC總線輸出處的反反向二極管可以承受一系列高壓沖擊，例如在正常工作條件下的靜電感應(yīng)。在高壓環(huán)境中容易損壞，輕微的雷擊可能損壞。

3 防閃電電涌侵入的要求

3.1 直流輸電線路和金屬管道的雷電對策

為了減少雷電或浪涌電流通過直流傳輸電纜進(jìn)入機房，直流傳輸電纜必須是屏蔽電纜，屏蔽層的兩端至少連接到等電位。對于非屏蔽電纜，應(yīng)使用金屬敷設(shè)。為防止雷電或浪涌電流通過直流傳輸線進(jìn)入機房損壞機柜，應(yīng)至少在始端，末端，分支和接頭處將金屬管連接至防雷區(qū)。

3.2 防止雷電進(jìn)入接線盒的措施

直流電涌保護(hù)器必須安裝在匯流箱中。即，匯流箱輸出端的正極接地，負(fù)極接地，正極和負(fù)極相連。12.5kA（10/350us）。當(dāng)雷電擊中現(xiàn)場站或附近地面上的光伏方形陣列時，傳輸線上形成的雷電或電涌電流會通過匯流箱中的電涌保護(hù)器放電[2]。此外，根據(jù)直流傳輸線的實際數(shù)量，如果需要進(jìn)一步減小浪涌電流，可以在多層接線盒中添加能量匹配的電涌保護(hù)器，以實現(xiàn)您的目標(biāo)。安裝在接線盒中的直流電源電涌保護(hù)器必須符合PV系統(tǒng)的應(yīng)用特性，并且最大連續(xù)工作電壓必須大于或等于PV模塊的最大開路電壓。采取了上述措施以最小化雷電浪涌電流。

3.3 防止雷電進(jìn)入傳輸線的措施

防止輸出線上雷電浪涌侵入的對策主要是在變壓器的高壓側(cè)安裝氧化鋅電涌放電器，并利用氧化鋅電涌放電器的出色的非線性伏安特性來誘發(fā)電涌。地線電流

4 結(jié)語

閃電被列為十大自然災(zāi)害之一。雷擊的可能性很小，但是雷擊造成的破壞卻是巨大的。因此，防雷必須基于預(yù)防概念和預(yù)防的結(jié)合。在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，必須考慮受雷擊路徑影響的設(shè)施和設(shè)備，以便采取有效措施以確保安全健康的駕駛。基于在防雷行業(yè)中積累的多年經(jīng)驗和知識，作者對光伏電站的防雷有了獨特的理解，討論了相關(guān)的防雷和電氣規(guī)格，并為相關(guān)專家提供了參考資料。我希望做到這一點。