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大型并网光伏发电站防雷解决方案
[ 浏览点击:2932 ] [ 发布时间:2016-03-25 17:06:01 ] 字体:[ ] [ 返回 ]


厦门大恒科技——大型并网光伏发电站防雷解决方案


    并网光伏发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统,它是将光伏系统所发电能直接输送至电网,由电网统一调配并向用户供电。并网光伏发电系统可分为带蓄电池组的和不带蓄电池组的并网发电系统。

    带有蓄电池组的并网发电系统具有可调度性,可以根据需要并入或退出电网,还具有备用电源的功能,当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池组的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑。

    不带蓄电池组的并网发电系统,它省掉了蓄电池储能和释放的过程,减少了其中的能量消耗,节约了占地空间,还降低了配置成本,它通常应用在集中式并网光伏电站和大型并网光伏电站上。



    雷电对大型并网光伏发电系统的影响:


    雷电对大型并网光伏发电系统的危害主要分为三种类型:即直击雷、感应雷和地电位反击。

    直击雷:是雷云与地面设备或线路之间的强烈放电,雷电流通过被击物体时,将产生有破坏作用的热效应和力效应,相伴的还有电磁效应和对附近物体的闪络放电。而太能能电池板大多是安装在室外屋顶或空旷的地方,所以雷电很可能直接击中太阳能光伏发电陈列的电池板或支架以及输电线路,造成设备的损坏甚至发生熔化和燃烧现象。

    感应雷:雷电放电时会在附近的导体上产生静电效应和电磁感应,它能使金属部件之间产生火花严重时可引起火灾,从而会损害在太阳能电池板与控制器或者是逆变器、控制器、电源分配单元、交流负载等电气设备。

    地电位反击:在有外部防雷保护的太阳能供电系统中,由于外部防雷装置将雷电引入大地,从而导致地网上产生高电压、高电压通过设备的接地线进入设备,从而损坏控制器、逆变器或者是交、直流负载等设备。


    大型集中式并网光伏发电系统的防雷设计依据:


    大型集中式并网光伏发电系统的防雷与一般建筑电气的防雷即有区别又有相关性,因此要根据大型集中式并网光伏发电站的特点来合理设计可靠的防雷方案。

    大型集中式并网光伏发电站的雷电风险评估:主要遵循 IEC 62305-2 太阳能光伏发电系统雷击风险评估标准进行雷电风险方面的评估。

    设计依据:根据国标GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》和GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷设计规范》的标准进行防雷设计


  大型集中式并网光伏发电系统的防雷措施:



    1、直击雷的防护


    对于大型集中式并网光伏发电系统来说,由于其光伏设备大量集中的暴露在户外并占用大量户外空间,因此在雷暴发生时极易受到雷电的威胁。为了保证裸露在室外的太阳能电池板不被直接雷击损坏,根据国标GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》和GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷设计规范》的要求,应对其进行直击雷防护装置的设置,具体措施如下:

    A、接闪器:通常是由拦截闪击的接闪杆(俗称避雷针)、接闪带、接闪线、接闪网以及金属屋面、金属构件等组成。

    B、引下线:用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体。

    C、接地地网:接地体和接地线的总合,用于传导雷电流并将其流散入大地。

    在安装和设置避雷针时,应充分考虑避雷针保护范围是否可以覆盖所有光伏设备,其计算方法应根据滚球法来计算避雷针的保护范围和高度,同时对于良好的接地可使接地电阻减小,这才能把雷电流导入大地,减小地电位,各接地装置都要通过接地排相互连接以实现共地防止地电位反击。

     避雷针:可选用大恒TP450型避雷针或TP450C、TP450F、TP01、TP02、TP03型等系列避雷针。


   2、感应雷的防护


    由于雷电放电和上游电源系统的开关操作引起感性或容性的耦合电压及雷电引起的电涌可能会损坏光伏模块和逆变器,而大型集中式并网光伏设备中的电子元件通常较为敏感,设备的维护和修理成本较高,因此有效的电涌保护是必不可少的。依据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》和GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷设计规范》,通过在带电电缆上安装浪涌保护器,来减少电涌和雷电过电压对设备造成损坏。具体可采取以下防护措施:

    A、电涌保护

    直流侧(汇流箱/直流屏):在逆变器的每路直流输入端装设浪涌保护装置

    大型分布式光伏发电系统可选:大恒VC20D/1000/3P浪涌保护器、大恒T08/60G/1000/2P SCB(SPD专用后备保护器)

    小型分布式光伏发电系统可选:大恒VD10D/32/2P 24VDC浪涌保护器、VD10D/85/2P 48VDC浪涌保护器

    交流侧(交流屏):在接入控制柜中安装浪涌保护器,以防护沿连接电缆侵入的雷电波。

    单相可选:大恒VB40/385/1PN(单相)浪涌保护器、大恒T08/80/2P(单相)SCB-SPD专用后备保护器

    三相可选:大恒VB40/385/3PN(三相)浪涌保护器、大恒T08/80/4P(三相)SCB-SPD专用后备保护器

    为防止电涌保护器脱扣而使防雷失效可选用:大恒T27自动重合闸、大恒T27-MA智能自动重合闸设备



    SCB保护器(SPD专用后备保护器):为防止浪涌保护器失效时引起电路短路,必须在浪涌保护器前端串联一个SCB(SPD专用后备保护器)。可以替代现在常在浪涌保护器前端串联的断路器或熔断器(过电流保护装置的额定电流不能大于浪涌保护器产品说明书推荐的过电流保护器的最大额定值)。SCB保护器优点:它解决了防雷器因劣化和电网故障引起的火灾。解决了因雷电引起的后备保护装置误动作造成的防雷器失效问题。确保SPD不起火、使设备防雷持续有效、解决目前广泛使用断路器或熔断器做外置脱离器存在的保护盲区问题,是光伏供电系统SPD理想的防火配套器件。



    B、防地电位反击:采用等电位连接,防止互相之间发生闪络或击穿。具体来说就是,在太阳能电池组件和金属支架及设备的外壳直接接到等电位系统上,直流和交流电缆通过安装电涌保护器间接接到等电位系统上。

    C、电磁屏蔽:在建筑物、线路和设备对外界的电磁屏蔽隔离,防止电磁脉冲和感应高电压。屏蔽可以采用密封的导电壳层、同轴外套或内通电缆的电缆管,或者在电缆沟中电缆上面敷设高裸露保护线等方式,屏蔽装置的外壳应连接到设备地线上。


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