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雷电入侵太阳能光伏发电系统主要通过以下四个途径

发布于：2015-06-05 09:48:05 来自：电气工程/防雷减灾 [复制转发]

从光伏建筑一体化发电系统的结构来分析，雷电入侵太阳能光伏发电系统主要通过以下四个途径：
（１）直击雷：雷电直接击中太阳能光伏发电系统的电池方阵，破坏电池板。
（２）地电位反击：雷电击中外部防雷装置时，在接地装置附近产生的过电压，通过接地线对靠近它的电子设备的高电位反击，入侵电压可高达数万伏。
（３）太阳能电池板的静电感应：带电荷的云对地面放电时，整个光伏方阵像一个大型环型天线一样感应出上万伏的过电压，通过直流输入线路引入，击坏与线路相连的光伏系统设备。
（4）闪电电涌侵入输出供电线路：供电设备及供电线路遭受雷击时，在电源线上出现的雷电过电压平均可达上万伏，雷电电磁脉冲沿电源线浸入光伏微电子设备及系统，可对系统设备造成毁灭性的打击。
光伏建筑一体化发电系统防雷装置的设置
1 防雷类别的确定
首先，太阳能光伏发电系统的选址应尽量避免将光伏电站建筑在雷电易发生的和易遭受雷击的位置。
2直击雷的防护
2.1接闪器
光伏建筑一体化发电系统的光伏方阵，一般置于屋顶，可利用自身的太阳能电池方阵的金属框架作为接闪器，其金属支撑结构与建筑物屋面上的防雷装置电气连接。因为太阳能电池方阵的金属框架构成的金属网格比较密集，(电工之家http://www.pw0.cn)可以利用自身的金属框架作为接闪器，结合采用接闪杆、接闪线进行防护。
2.2引下线
光伏建筑一体化发电系统一般利用建筑物内结构钢筋作为引下线。如果建筑物无防雷引下线，需设置光伏发电系统的专设引下线，建议不少于2根以用于分流、使截闪器截受到的雷电流快速流入接地装置泄放到大地，且规格尺寸符合《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010，建议采用凯威品牌95平方镀铜线KW-S95。
2.3共用接地装置
光伏建筑一体化发电系统需将系统的防雷接地、电气设备接地、安全接地、太阳能电池板防静电接地等采取共用接地装置。防雷装置在接闪时，雷电流将沿防雷装置引下线和接地装置入地，在此过程中，雷电流将在防雷系统中产生暂态高电压。如果引下线与周围设备绝缘距离不够且设备与防雷系统不共地时，将在两者之间出现很高的电压，并会发生放电击穿，导致设备严重损坏，甚至危及人身安全。为防止地电位反击，应注意接地装置的设计采用共用接地系统。
接地装置的布局类型可按IEC623052规定A型装置或B型装置进行设置。接地装置中接地体埋设深度不应小于0.8m,接地装置的材料宜采用镀铜圆钢。如果安装光伏发电系统建筑物有接地装置 ,光伏发电系统的各类设备的金属组件可以按合适的方式(S或M型方式)连接到建筑物的接地装置上;如果该建筑物无接地装置 ,应增设独立接地装置 ,使以上各类金属组件都连接到此接地装置上。
雷击电磁脉冲的防护
1 屏蔽
为减少电磁干扰,太阳能电池板的入户线路应以合适的路径敷设并做好线路屏蔽再引入光伏建筑一体化的建筑物内。线缆应选用有金属屏蔽层的电缆并穿金属管敷设,在防雷区界面处电缆金属屏蔽层及金属管应做等电位连接并接地。
3.3.2电涌保护器
为防止闪电电泳对光伏建筑一体化发电系统的直流、交流电源线路的侵入，在相应位置都设置与系统相一致的电源电涌保护器（SPD）至关重要，尤其是由电池矩阵到室内的蓄电池、控制器、配电柜等的室外电源线路引入闪电电涌的概率不容忽视。
光伏建筑一体化发电系统的变压器前端应至少装设一个开关型避雷器TDX/MC50-B/480。根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010强条“在低压侧的配电屏上，当有线路引出本建筑至其他有独立敷设接地装置的配电装置时，应在母线上装设I级试验的电涌保护器，电涌保护器每一保护模式的冲击电流值，当无法确定时冲击电流应取等于或大于12.5kA；当无线路引出本建筑时，应在母线上装设II级试验的电涌保护器，电涌保护器每一保护模式的标称放电电流值应等于或大于5kA。”。因此对于小型的光伏建筑一体化的光伏发电系统，一般配电柜位于室内，无线路再引出该建筑物，建议在配电柜的交流输出线路出户端装设II级试验的20kA的一级SPD，后续用电设备前端安装Up、In相匹配的II级试验二级SPD。位于雷电活动比较强烈的地区的光伏发电系统，可考虑安装三级SPD。安装的所有SPD的电压保护水平、持续工作电流等参数应与系统相匹配。且每级SPD之间需考虑能量配合。第一、二级SPD的距离小于10m时，应在线路间加装退耦装置。SPD前段脱离器（包括过电流保护）的要求应符合根据欧洲标准 FprEN 50539-11: June 2012《低压电涌保护器-包括直流特定应用电涌保护器-第 11 部分：应用于光伏装置 SPD 的要求与试验》。
其次，还应将所有电源线路合理布线，尽量使汇总线路走金属线槽，避免形成回路。并将设备外壳接地、直流工作地、交流工作地、防雷保护地等共用接地。

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