山地光伏电站防雷安全有效性分析

杨恩全

青岛十川软件技术有限公司 山东青岛 266000

随着常规能源的日益短缺，太阳能发电技术的飞速发展以及人们对环境的认识的提高，太阳能电厂的装机容量和建筑规模正在迅速变化。为了确保太阳能发电厂的安全稳定运行，防雷设计的有效性和安全性变得越来越重要，特别是对于新山，梯田和其他高发电厂。操作和维护困难，稳定的操作和安全性很重要[1]。山区太阳能发电厂的雷电保护与常规太阳能发电厂的雷电保护有关。因此，结合了传统的光伏照明设计和山区发电厂的设计特点，合理地优化了防雷方案。

1 闪电的形式

雷电是雷云放电的自然现象，具有很大的破坏力。损坏的主要形式有：直接雷电，雷电引导和雷电入侵。直接雷电是直接击中电气设备，建筑物和其他物体的一种闪电。物体直接击中雷电的电位会迅速升高，从而导致过电压。通常，电气设备会因过电压而引起闪络或损坏，并且雷电波还会沿线路和导体传播。如果电气设备或建筑物的雷击电源中有防雷导体，则引下线接地点附近的人员会受到阶跃和接触电压的威胁。直接雷电放电非常短，并且产生的高电流直接导致电气设备和建筑物的物理损坏，火灾甚至爆炸。雷电感应是指雷电放电期间在附近的导体中发生的静电感应和电磁感应。建筑物的金属部分之间可能会产生火花，隔离的跳火会损坏电源线。静电感应是由Thundercloud放电之前携带的大量电荷的形成，以及电力设备等物体之间形成的感应电荷引起的。如果感应电荷量太大而无法及时稀释，则感应发电厂将过压并损坏。雷击是电气设备的直接雷击或感应雷击。雷电波沿电线或导体穿透电力系统，造成更大的雷电损坏。

2 防雷系统设计

2.1 组件矩阵的防雷设计

由于组件，室外逆变器，室外变压器和其他设备的方形布置，高度通常小于5m。根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010），直接雷电保护可以忽略。但是，由于模块框架中使用铝合金，模块的大方形阵列区域以及用于安装模块的金属材料等因素，光伏系统直接受到雷击和感应过电压的影响。更容易。对于方形太阳能电池阵列，您可以提供水平和垂直接地网格的组合。安全接地，工作接地和雷电接地是常见的接地设备，接地电阻值通常为4Ω以下。在正方形的正方形阵列周围，应将热浸镀锌钢放在周围的水平接地带上。接地体的埋入深度通常为0.6-0.8m以上。如果模块制造商没有留下用于将接地线连接到模块的铝合金框架的螺栓孔，则在将框架和面板支架连接至外壳之前，制造商必须首先钻孔。接地线。此外，矩阵区域中电气设备位置附近的接地电压必须均匀分布，并且平衡电网必须在两个或多个点处连接到主电网。

2.2 防止雷击

主要结合屏蔽原理来优化布线，并在电池的每一列中增加限压防雷模块。在太阳能电池板阵列中，直流母线应尽可能位于太阳能电池板下方。由于支架的空间位置较高，因此您可以优先保护自己。对于无法穿过阵列的电线，请再铺设几套镀锌钢管，并使用镀锌钢管和阵列接地板作为可靠的接地方式。使用圆钢或扁钢接地。最好使用直径≥8mm的圆钢，横截面≥4mm的钢。单区域太阳能电池板阵列等电位连接，以避免过量的局部电压并加剧设备对感应电压的损坏。

2.3 配电室及插座的防雷设计

为了在配电室中提供直接的防雷保护，可以在配电室的顶部安装固定且独立的避雷针，并在配电室的顶部安装屋顶避雷带和其他避雷装置。建议在输入线，UPS输入线和直流母线上安装防雷装置，以对配电室中的设备实施二次防雷保护。

2.4 电容耦合损坏

当由于雷电等在系统电路或系统设备中产生强电流时，由于电容器的耦合效应，在另一条线路中产生耦合电流。如果此耦合电流的能量很高，则二极管和与其相连的保险丝将被损坏。在轻敲的发电厂中，太阳能电池板的pn结被破坏，从而破坏了串联电路，并影响了整个阵列的发电效率。逆变器和接线盒之间有一处雷击严重的发电厂。变压器，逆变器和直流负载之间的传输线会产生浪涌电压，从而损坏周围的电气设备，甚至对电网造成干扰。太阳能电池板主要由晶体硅半导体的pn结组成。接线盒中的旁路二极管和DC总线输出处的反反向二极管可以承受一系列高压冲击，例如在正常工作条件下的静电感应。在高压环境中容易损坏，轻微的雷击可能损坏。

3 防闪电电涌侵入的要求

3.1 直流输电线路和金属管道的雷电对策

为了减少雷电或浪涌电流通过直流传输电缆进入机房，直流传输电缆必须是屏蔽电缆，屏蔽层的两端至少连接到等电位。对于非屏蔽电缆，应使用金属敷设。为防止雷电或浪涌电流通过直流传输线进入机房损坏机柜，应至少在始端，末端，分支和接头处将金属管连接至防雷区。

3.2 防止雷电进入接线盒的措施

直流电涌保护器必须安装在汇流箱中。即，汇流箱输出端的正极接地，负极接地，正极和负极相连。12.5kA（10/350us）。当雷电击中现场站或附近地面上的光伏方形阵列时，传输线上形成的雷电或电涌电流会通过汇流箱中的电涌保护器放电[2]。此外，根据直流传输线的实际数量，如果需要进一步减小浪涌电流，可以在多层接线盒中添加能量匹配的电涌保护器，以实现您的目标。安装在接线盒中的直流电源电涌保护器必须符合PV系统的应用特性，并且最大连续工作电压必须大于或等于PV模块的最大开路电压。采取了上述措施以最小化雷电浪涌电流。

3.3 防止雷电进入传输线的措施

防止输出线上雷电浪涌侵入的对策主要是在变压器的高压侧安装氧化锌电涌放电器，并利用氧化锌电涌放电器的出色的非线性伏安特性来诱发电涌。地线电流

4 结语

闪电被列为十大自然灾害之一。雷击的可能性很小，但是雷击造成的破坏却是巨大的。因此，防雷必须基于预防概念和预防的结合。在太阳能发电系统中，必须考虑受雷击路径影响的设施和设备，以便采取有效措施以确保安全健康的驾驶。基于在防雷行业中积累的多年经验和知识，作者对光伏电站的防雷有了独特的理解，讨论了相关的防雷和电气规格，并为相关专家提供了参考资料。我希望做到这一点。