《光伏发电站防雷接地技术的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光伏发电站防雷接地技术的研究（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、光伏发电站防雷接地技术的研究1、前言太阳能是取之不尽的可再生资源， 由于具有完全的清洁性和充足性以及潜在的经济性，它的应用正在全球范围内加速增长，利用太阳能最重要的方式之一就是太阳能发电。不使用燃料，不产生噪声，不污染环境等绝对优势，使太阳能发电技术广泛应用于工业、农业、国防、通信、交通等方面。但光伏电站多建于屋顶或者偏僻的地方， 易受雷击而造成设备受损和停电，甚至威胁人身安全， 因此光伏发电系统的防雷接地技术在整个系统中至关重要。雷电是非常常见的一种自然现象， 产生于大气中带电云块之间或带电云层与地面之间。云层对大地的放电，则对建筑物、电子电气设备和人、畜危害甚大一般来说，雷击容易发生在土壤
2、电阻率较小和土壤电阻率变化明显的地方。有金属矿床的地区、河床、地下水出口处、山坡与稻田接壤处、山坡和山脚下、河边、湖边、海边、低洼地区和地下水位高的地方，都是容易遭受雷击的地方。一些孤立的铁塔、烟囱等高大建 ( 构) 筑物，也容易遭受雷击多发生于土壤电阻率突变和潮湿阴冷的地方以及孤立高耸地物体上。大气雷云对地面的放电呈现阶跃式，先出现“先驱放电”，放电脉冲以105106m/s 的速度和约 30100us的间隔阶跃式地向地面发展，当达到地面的距离为“击距”时，与地面物体向上产生的迎面先导会合，开始“主放电”阶段。“主放电”的过程约为数十至数百微秒，速度为 108/S，雷电流幅值可达数十至数百千安
3、。紧接着的“余光阶段”电流约数百安但持续时间约达到数十至数百毫秒。也就是说放电时间极短，但是伴随着雷电的向地的闪击，将产生静电感应过电压、电磁感应过电压和电涌效应和热效应和机械效应， 这些过电压和各种效应将会对电气设备、电子器件产生破坏性损伤。太阳能光伏电站一般设置在开阔的地方，在雷电发生时，不管是感应雷，还是直击雷， 都会有可能对孤立的电站发生巨大的雷击现象。对于并网的光伏电站，不仅会造成太阳能组件和逆变器造成毁坏，而且会造成电网整个系统的瘫痪。太阳能组件和逆变器及其他电气设备的造价昂贵，在整个投资中，占有绝对大的比例。如果遭受雷击，带给光伏发电系统的不仅仅是经济的损失，更重要的关系到国民生
4、计和国家安全的保证。如果光伏组件遭到雷击，会造成该组组件发电功率降低， 总发电量就会减少， 经济效益就会下降。 如果逆变器遭到雷击，也 有可能损坏，带来的后果是总投资额会增大，同时后期设备的维护费用也将使总投资额增加。最终造成光伏发电站的投资达到盈亏平衡点的时间延后和投资回收期的延长。所以在设计光伏电站时，必须注意防雷接地的合理性，做到减少最大损失，做到防患于未然。太阳能光伏电站系统的组成：太阳能电站系统由太阳能组件方阵、汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜、升压器、运行监控和检测系统、通信系统、防雷和接地系统组成。 2 、雷电的危害：太阳能光伏发电站的防雷设计：在建设光伏电站时， 要注
5、意发电站的建设选址， 要尽量避免设置在容易遭受雷击的位置和场合。如在配电室附近设置一个避雷针，避雷针一般选用圆钢或焊接钢管，根据针长选择其直径。避雷针所有金属部件必须镀锌，操作时注意保护镀锌层。采用镀锌钢管制作针尖，管壁厚度不小于 3mm ，钉尖刷锡长度不得小于 70mm 。 避雷针的高度根据要保护的范围而定。避雷针 越高，其保护范围越大。避雷针的布置需要既考虑光伏设备在保护范围内，又要尽量避免其阴影投射到光伏组件 上。如果避雷针的阴影投射到光伏组件上，被遮挡的部分不仅不会发电，还会引起热斑效应，进而短路，损坏太阳能组件。根据光伏电站的现场状况，可采用避雷针、避雷带和避雷网等不同的防护措施对雷
6、击进行防护，减少雷击概率。避雷网和避雷带宜选用圆钢和扁钢，优先采用圆钢。圆钢直径 8mm, 扁 钢截面 12mmX4mm.并尽量采用多根均匀布置的引下线将雷击电流引入地下，引下线不得少于 2 跟。多根引下线的分流作用可降低引下线的引线压降，同时减少侧击的危险。 采用多跟专设引下线时，应在各引下线上距地面 0.3m1.8m 处装设断接卡。太阳能组件方阵串接直流电缆，接入汇流箱，汇流箱内须含高压防雷器保护装置， 电池阵 列汇流后再接入直流配电柜。 直流配电柜内含防雷装置。经过层层防雷装置，可有效地避免雷击。从而保护各个设备，以免被击穿。逆变器的交流输出后， 经低压交流配电柜接入电力系统。交流流配电
7、柜内设防雷装置，同 时外壳要有良好的接地。位于配电室内的其他电力设备要可靠地与接地网连接，并做好等电位连接。4、 太阳能光伏发电站的接地设计：光伏发电站的防雷接地包括避雷针、 避雷网 、避雷带、引下线、接地线、接地体等。良好的接地使接地电阻减小，为了防止因雷击等因素引起的各种破坏和国民生计的安全，接地装置在光伏电站中必不可少。太阳能光伏电站的发电设备和配电室及其他建筑物的接地系统通过镀锌钢相互连接， 组成一个整体接地系统。 通过接地装置可以将雷电引起的过电流导入大地。光伏电站内，独立避雷针（线）应设独立的集中接地装置，接地电阻必须小于 10 。从避 雷针、避雷网、避雷线等接闪器出来的引下线，同
8、样采用圆钢和扁钢，但是，优先采用圆钢。除了利用自身的钢筋混凝土里的钢筋外，一般采用热镀锌或涂漆，在腐蚀性较强的环境，引下线应加大截面和采取其他的防腐措施。在沿海盐碱腐蚀性较强或大地电阻率较高难以达到接地电阻要求的地区，接地体宜采用具有耐腐、保湿性能好的非金属接地体。防雷系统的关键部分是太阳能光伏并网发电系统的所有金属结构和设备外壳连通并接地。为防止雷电感应， 要将整个光伏发电系统的所有金属物，包括组件铝合金外框、 电器设备外壳、太阳能组件方阵支架等都要可靠接地，并与联合接地体等电位连接，实现各金属物体之间等电位，防止互相之间发生闪络或击穿。在接地中，一般采用水平接地体为主， 垂直接地体为辅。水
9、平埋设的人工接地体一般采用扁钢、圆钢等。垂直埋设的人工接地体一般采用角钢、钢管、圆钢等。在腐蚀性较强的土壤中，应采取热镀锌等防腐措施或加大截面。接地线应与水平接地体的截面相同。接地线和接地体的连接，可采用焊接方式连接，并在焊接处做防腐处理。采用螺栓连接时，才设置防松螺帽或防送垫片。人工接地体在土壤中的接地体中的埋设深度不应小于 0.5m, 并宜敷设在当地冻层以下，其距基础不小于 1m. 为减少相邻接地体的屏蔽效应，人工垂直接地体和水平接地体的距离为5m ， 当场地受到限制可适当减少， 但不一般不小于垂直接地体的长度。结束语 太阳能电力系统以其稳定可靠，安装方便，操作、维护简单等特点，已得到了越来越广泛 的应用。由于太阳能光伏发电系统本身安装位置和环境的特殊性，其设备遭受雷电电磁脉冲损坏的隐患也越来越突出。因此，根据实际情况对太阳能光伏发电系统防雷的合格设计有助于提高整个发电设备系统安全、 高效的运行。必要时，到现场实测土壤电阻率，为防雷接地的设计提供可靠的数据依靠。光伏并网发电站的防雷接地设计关系到整个电站的安全运行，能够确保被保护设备的安全。 所以在整个光伏电站的设计中，防雷接地设计至关重要， 必须引起高度重 视，为以后的太阳能光伏电站安全可靠运行提供有利保证。引言光伏发电站的防雷需求光伏发电站的防雷方案（1）光伏方阵防雷（2）配电柜、逆变器、通讯设备防雷（3）接地系统注意事项
