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廈門(mén)大恒科技——分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷解決方案

    分布式太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是一種典型的綠色環(huán)保型能源，它安全可靠、無(wú)噪音、無(wú)污染、不受地域限制，無(wú)需消耗燃料，故障率低、維護(hù)方便、規(guī)模大小可隨意的與建筑物相結(jié)合。它正以其特有的優(yōu)勢(shì)逐漸得到了大家的認(rèn)可，近年來(lái)其光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)量、規(guī)模和應(yīng)用范圍都在不斷擴(kuò)大。由于分布式太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)本身安裝位置和環(huán)境的特殊性，其設(shè)備遭受雷電電磁脈沖損壞的隱患也越來(lái)越突出。為確保分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，其分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)也越來(lái)越重要。

   分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

    分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱(chēng)分散式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)或靠近用電現(xiàn)場(chǎng)配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，以滿(mǎn)足特定用戶(hù)的需求，支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，或者同時(shí)滿(mǎn)足這兩個(gè)方面的要求。
    分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本設(shè)備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜等設(shè)備，另外還有供電系統(tǒng)監(jiān)控裝置和環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置。其光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽(yáng)能電池組件陣列將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換輸出的電能，經(jīng)過(guò)直流匯流箱集中送入直流配電柜，由并網(wǎng)逆變器逆變成交流電供給建筑自身負(fù)載，多余或不足的電力通過(guò)聯(lián)接電網(wǎng)來(lái)調(diào)節(jié)。

    雷電對(duì)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響

    直擊雷：是雷雨云對(duì)大地和建筑的放電現(xiàn)象，當(dāng)直擊雷作用在遠(yuǎn)處或防雷保護(hù)區(qū)之內(nèi)的導(dǎo)線或金屬管道上時(shí)可能通過(guò)導(dǎo)線和金屬管道傳輸?shù)诫娮釉O(shè)備和太陽(yáng)電池組件上，由于它有強(qiáng)大的沖擊電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波，強(qiáng)烈的電磁輻射，所以能損壞放電通道上的輸電線和電子設(shè)備，造成財(cái)產(chǎn)損失，甚至擊傷人畜，造成生命損失。
    雷電感應(yīng)：雷云表面分布著大量負(fù)電荷，可以通過(guò)靜電感應(yīng)使支架和電纜等感應(yīng)出高電壓，閃電電流在閃電通道周?chē)目臻g產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，使周?chē)母黝?lèi)金屬導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感生電流，從而損壞設(shè)備。并且雷電感應(yīng)高電壓和雷電電磁脈沖的作用范圍廣，作用方式比較隱蔽，所以其后果往往比直擊雷更嚴(yán)重。
    地電位反擊：在沒(méi)有采取等電位連接和鉗位措施，并且避雷針引下線與導(dǎo)線、金屬管道或電器設(shè)備的工作地線間的距離小于安全間距離時(shí)，當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，導(dǎo)線感應(yīng)雷電流，或者雷擊建筑物導(dǎo)致的地電位抬高，都會(huì)使設(shè)備的電源線、信號(hào)線和接地線之間存在電位差，如果電位差超過(guò)設(shè)備的耐受能力，則該設(shè)備必然被擊壞。  

    分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)依據(jù)：

    分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷與一般電器的防雷即有區(qū)別又有聯(lián)系，因此要根據(jù)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)合理設(shè)計(jì)可靠的防雷方案。

    分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的雷電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：主要遵循 IEC 62305-2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)
    分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)依據(jù)：國(guó)標(biāo)GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》

   分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷措施：

    1、直擊雷的防護(hù)

    對(duì)于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于光伏設(shè)備大量暴露在戶(hù)外并占用大量戶(hù)外空間，因此在雷暴發(fā)生時(shí)極易受到雷電的威脅。為了保證裸露在室外的太陽(yáng)能電池板不被直接雷擊損壞，根據(jù)國(guó)標(biāo)GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，應(yīng)進(jìn)行直擊雷防護(hù)裝置的設(shè)置，具體措施如下：

    A、接閃器：通常是由攔截閃擊的接閃桿（俗稱(chēng)避雷針）、接閃帶、接閃線、接閃網(wǎng)以及金屬屋面、金屬構(gòu)件等組成。

    B、引下線：用于將雷電流從接閃器傳導(dǎo)至接地裝置的導(dǎo)體。

    C、接地地網(wǎng)：接地體和接地線的總合，用于傳導(dǎo)雷電流并將其流散入大地。

    在安裝和設(shè)置避雷針時(shí)，應(yīng)充分考慮避雷針保護(hù)范圍是否可以覆蓋所有光伏設(shè)備，其計(jì)算方法應(yīng)根據(jù)滾球法來(lái)計(jì)算避雷針的保護(hù)范圍和高度，同時(shí)對(duì)于良好的接地可使接地電阻減小，這才能把雷電流導(dǎo)入大地，減小地電位，各接地裝置都要通過(guò)接地排相互連接以實(shí)現(xiàn)共地防止地電位反擊。

     避雷針：可選用大恒TP450型避雷針或TP450C、TP450F、TP01、TP02、TP03型等系列避雷針。

    2、感應(yīng)雷的防護(hù)

    由于雷電放電和上游電源系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)操作引起感性或容性的耦合電壓。雷電引起的電涌可能會(huì)損壞光伏模塊和逆變器，而光伏設(shè)備中的電子元件通常較為敏感，維護(hù)和修理費(fèi)用較高，因此有效電涌保護(hù)是必不可少的。依據(jù)GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》，通過(guò)在帶電電纜上安裝浪涌保護(hù)器，來(lái)減少電涌和雷電過(guò)電壓對(duì)設(shè)備造成損壞。具體可采取以下防護(hù)措施：

    A、電涌保護(hù)

    直流側(cè)（匯流箱/直流屏）：在逆變器的每路直流輸入端裝設(shè)浪涌保護(hù)裝置

    大型分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)可選：大恒VC20D/1000/3P浪涌保護(hù)器、大恒T08/60G/1000/2P SCB(SPD專(zhuān)用后備保護(hù)器)

    小型分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)可選：大恒VD10D/32/2P 24VDC浪涌保護(hù)器、VD10D/85/2P 48VDC浪涌保護(hù)器

    交流側(cè)（交流屏）：在接入控制柜中安裝浪涌保護(hù)器，以防護(hù)沿連接電纜侵入的雷電波。

    單相可選：大恒VB40/385/1PN(單相)浪涌保護(hù)器、大恒T08/80/2P(單相)SCB-SPD專(zhuān)用后備保護(hù)器

    三相可選：大恒VB40/385/3PN(三相)浪涌保護(hù)器、大恒T08/80/4P(三相)SCB-SPD專(zhuān)用后備保護(hù)器

    為防止電涌保護(hù)器脫扣而使防雷失效可選用：大恒T27自動(dòng)重合閘、大恒T27-MA智能自動(dòng)重合閘設(shè)備

    SCB保護(hù)器（SPD專(zhuān)用后備保護(hù)器）：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)SCB(SPD專(zhuān)用后備保護(hù)器)?？梢蕴娲F(xiàn)在常在浪涌保護(hù)器前端串聯(lián)的斷路器或熔斷器（過(guò)電流保護(hù)裝置的額定電流不能大于浪涌保護(hù)器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)推薦的過(guò)電流保護(hù)器的******額定值）。SCB保護(hù)器優(yōu)點(diǎn)：它解決了防雷器因劣化和電網(wǎng)故障引起的火災(zāi)。解決了因雷電引起的后備保護(hù)裝置誤動(dòng)作造成的防雷器失效問(wèn)題。確保SPD不起火、使設(shè)備防雷持續(xù)有效、解決目前廣泛使用斷路器或熔斷器做外置脫離器存在的保護(hù)盲區(qū)問(wèn)題，是光伏供電系統(tǒng)SPD理想的防火配套器件。

    B、防地電位反擊：采用等電位連接，防止互相之間發(fā)生閃絡(luò)或擊穿。具體來(lái)說(shuō)就是，在太陽(yáng)能電池組件和金屬支架及設(shè)備的外殼直接接到等電位系統(tǒng)上，直流和交流電纜通過(guò)安裝電涌保護(hù)器間接接到等電位系統(tǒng)上。

    C、電磁屏蔽：在建筑物、線路和設(shè)備對(duì)外界的電磁屏蔽隔離，防止電磁脈沖和感應(yīng)高電壓。屏蔽可以采用密封的導(dǎo)電殼層、同軸外套或內(nèi)通電纜的電纜管，或者在電纜溝中電纜上面敷設(shè)高裸露保護(hù)線等方式，屏蔽裝置的外殼應(yīng)連接到設(shè)備地線上。

    組串式逆變器光伏系統(tǒng)雷電防護(hù)：組串式逆變器組網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于較小屋面的光伏系統(tǒng)，可分散室外就近安裝，根據(jù)屋頂容量選擇合適的逆變器靈活設(shè)置，對(duì)于此部分的雷電防護(hù)主要以外部防雷和內(nèi)部防雷為主。

    分布式光伏系統(tǒng)雷電防護(hù)：對(duì)于屋頂分布式光伏系統(tǒng)，采用專(zhuān)業(yè)的雷電防護(hù)是必不可少的，但并不僅僅是對(duì)于光伏組件和配電系統(tǒng)的雷電防護(hù)，應(yīng)該更注重的是雷電的信息記錄及預(yù)防，為后續(xù)的防雷改造提供充足的依據(jù)。