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廈門大恒科技——大型并網(wǎng)光伏發(fā)電站防雷解決方案

    并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)，它是將光伏系統(tǒng)所發(fā)電能直接輸送至電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配并向用戶供電。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為帶蓄電池組的和不帶蓄電池組的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。

    帶有蓄電池組的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有可調(diào)度性，可以根據(jù)需要并入或退出電網(wǎng)，還具有備用電源的功能，當(dāng)電網(wǎng)因故停電時(shí)可緊急供電。帶有蓄電池組的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)常常安裝在居民建筑。

    不帶蓄電池組的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，它省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，減少了其中的能量消耗，節(jié)約了占地空間，還降低了配置成本，它通常應(yīng)用在集中式并網(wǎng)光伏電站和大型并網(wǎng)光伏電站上。

    雷電對大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響：

    雷電對大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的危害主要分為三種類型：即直擊雷、感應(yīng)雷和地電位反擊。

    直擊雷：是雷云與地面設(shè)備或線路之間的強(qiáng)烈放電，雷電流通過被擊物體時(shí)，將產(chǎn)生有破壞作用的熱效應(yīng)和力效應(yīng)，相伴的還有電磁效應(yīng)和對附近物體的閃絡(luò)放電。而太能能電池板大多是安裝在室外屋頂或空曠的地方，所以雷電很可能直接擊中太陽能光伏發(fā)電陳列的電池板或支架以及輸電線路，造成設(shè)備的損壞甚至發(fā)生熔化和燃燒現(xiàn)象。

    感應(yīng)雷：雷電放電時(shí)會在附近的導(dǎo)體上產(chǎn)生靜電效應(yīng)和電磁感應(yīng)，它能使金屬部件之間產(chǎn)生火花嚴(yán)重時(shí)可引起火災(zāi)，從而會損害在太陽能電池板與控制器或者是逆變器、控制器、電源分配單元、交流負(fù)載等電氣設(shè)備。

    地電位反擊：在有外部防雷保護(hù)的太陽能供電系統(tǒng)中，由于外部防雷裝置將雷電引入大地，從而導(dǎo)致地網(wǎng)上產(chǎn)生高電壓、高電壓通過設(shè)備的接地線進(jìn)入設(shè)備，從而損壞控制器、逆變器或者是交、直流負(fù)載等設(shè)備。

    大型集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)依據(jù)：

    大型集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷與一般建筑電氣的防雷即有區(qū)別又有相關(guān)性，因此要根據(jù)大型集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電站的特點(diǎn)來合理設(shè)計(jì)可靠的防雷方案。

    設(shè)計(jì)依據(jù)：根據(jù)國標(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》的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)

  大型集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷措施：

    1、直擊雷的防護(hù)

    對于大型集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)來說，由于其光伏設(shè)備大量集中的暴露在戶外并占用大量戶外空間，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能電池板不被直接雷擊損壞，根據(jù)國標(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)對其進(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)滾球法來計(jì)算避雷針的保護(hù)范圍和高度，同時(shí)對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)的開關(guān)操作引起感性或容性的耦合電壓及雷電引起的電涌可能會損壞光伏模塊和逆變器，而大型集中式并網(wǎng)光伏設(shè)備中的電子元件通常較為敏感，設(shè)備的維護(hù)和修理成本較高，因此有效的電涌保護(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》，通過在帶電電纜上安裝浪涌保護(hù)器，來減少電涌和雷電過電壓對設(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)品說明書推薦的過電流保護(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。具體來說就是，在太陽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。