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防雷工程—光伏电站避雷措施

发布时间:2022-08-23 16:43:23
      近几年,我国光伏发电在国家政策的大力支持下,在各地快速发展,我国光伏发电在原来的基础之上将继续为大约700万无电用户解决用电问题。但是在一些西部地区由于光伏电站海拔高、季节性多暴雨天气,光伏电站易受到雷击,造成设备毁坏、系统无法正常运行,因此光伏电站的防雷措施是势在必行的。光伏电站防雷措施的实施和完善是对光伏电站的长期稳定、安全、可靠运行的重要保障。


光伏电站一般建设在面积大的场所,一旦发生暴雨天气,雷电现象,光伏电站就很容易受到雷击。光伏电站遭受雷击的主要表现:

1、直击雷过电压。

雷云直接击中光伏电站中的的太阳能电池组件、低压配电线路和机房等电力装置,形成强大的雷电流,雷电流在电力装置上产生较高的电压,雷电流通过物体时,将产生有破坏作用的热效应和机械效应。

2、感应雷过电压

当雷云在架空导线上方,由于静电感应,在架空导线上方积聚大量异性电荷,在雷云对地放电时,线路上的电荷被释放,形成自由电荷流向线路两端,产生很高的过电压,此时电压会对电力网络形成危害。

3、雷电波侵入

架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站,这也是光伏电站受到雷击的主要原因,如不采取保护措施,会导致光伏电站的设备绝缘破坏,引发事故。

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为了避免或尽量减少雷击给光伏电站造成的影响,光伏电站的放来措施的制定、实施及完善都是必不可少的。光伏电站防雷措施主要分为两种:外部防雷措施和内部防雷措施。外部防雷主要是光伏电站中的太阳能电池组件、低压配电线路和机房避免受到直击雷的侵害;内部防雷主要是指机房内电气设备、蓄电池架、金属管道、电缆金属外皮免遭雷电波的袭击。



一、外部防雷措施的具体措施及要求:

1、太阳能光伏系统应设置接闪器、引下线和接地装置。

2、太阳能光伏系统宜利用包覆固定光伏组件的金属边框作为接闪器,其材料和最小尺寸应QX/T263-2015附录A的规定。

3、当太阳能光伏系统需设置专设接闪器时;

1)接闪器宜设置在光伏方阵的北侧;

b)接闪器的设置高度应考虑阳光对光伏方阵造成阴影的影响;

c)接闪器应固定可靠,并与专设引下线或与自然引下线进行电气连接﹔

d)接闪器和专设引下线的材料和最小尺寸应符合QX/T263-2015附录A的规定。接闪器的安装参见QX/T263-2015附录4、应利用光伏组件的金属支撑结构和建筑物内钢筋,钢柱作为自然引下线。当无自然引下线可利用时,安装于地面的太阳能光伏系统和光伏建筑一体化的光伏系统专设引下线的平均间距不应大于25 m。

4、安装于地面的太阳能光伏系统应利用光伏组件钢筋混凝土,螺旋钢桩基础作为自然接地体,其接地装置的冲击接地电阻值不宜大于10Ω。在土壤电阻率高的地区,可适当放宽对冲击接地电阻值的要求,但不应大于30Ω。当冲击接地电阻值大于30Ω时,应按GB 50057—2010中5.4的要求敷设人工接地体。当土壤电阻率小于或等于3000 Ω·m,符合GB 50057—2010中4.3.6或4.4.6的要求时,可不计及冲击接地电阻。

6、光伏建筑一体化的太阳能光伏系统应利用建筑物的基础钢筋作为自然接地体,其金属支撑结构应与建筑物的防雷接地装置电气连接﹐连接点不应少于4处,连接点的平均间距不应大于25 m,并应均匀设置。建筑物防雷装置的接地电阻应符合GB 50057—2010中4.3.6或4.4.6的规定。

7、敷设在土壤中的人工接地体与混凝土基座内的钢材相连接时,宜采用不锈钢或铜材。

8、防止接触电压和跨步电压的措施应符合GB 50057—2010中 4.5.6的规定。



二、内部防雷的具体措施及要求:

太阳能光伏系统应采取雷击电磁脉冲防护措施。综合运用防雷等电位连接、屏蔽、综合布线和安装电涌保护器,防止因闪电电涌侵入和闪电感应对光伏电气系统和电子系统造成损害。

1、等电位连接

(1)每排(列)光伏组件的金属固定构件之间均应电气连接,各连接部件的材料和最小截面应符合GB 50057- 2010 中表5.1.2的要求。

(2)金属固定构件应与防雷接地装置电气连接,包括与埋设在地下的基础钢材、不锈钢地脚螺栓、建筑物上钢筋混凝土内钢筋等电气连接。

(3)太阳能光伏系统的导线宜采用金属铠装电缆或屏蔽电缆或穿金属管保护.金属铠层或金属管应与每排(列)的金属固定构件就近等电位连接。

(4)防雷接地、安全接地、电子系统工作接地、太阳能光伏系统接地及金属箱体电站接地应相互连接在一起,形成共用接地系统。QX/T263-2015附录C给出了三种常用的太阳能光伏系统接地方法。

2、屏蔽

(1)太阳能光伏系统的电子系统信号线宜采用密封的金属壳层、同轴外套、穿金属管或敷设在金属槽盒内进行线路屏蔽保护。线路屏蔽层应首尾电气贯通,并就近与光伏组件的金属构件、等电位连接板和防雷接地装置进行等电位连接。

(2)光伏汇流箱的屏蔽应符合GB/T 20047.1- 2006 表5的要求。

(3)当太阳能光伏电站房间进行格栅形大空间屏蔽时,应符合GB50057-2010中6.3.2的要求。

3、电涌保护器选择和安装

(1)用于光伏系统的电涌保护器,按试验类型可选用I类试验、II类试验的产品,分别用[T1和[T2表示。用于电子系统和信号网络的电涌保护器按试验类型可分为A类(A1~A2)、B类(B1~B3)、C类(C1~C3)和D类(D1~ D2)。

(2)安装于地面的太阳能光伏系统规模按光伏系统总装机容量划分,其中大于或等于30 MW为大型,小于30MW且大于或等于1MW为中型,小于1MW为小型。安装于地面的太阳能光伏系统应选用II类试验的电涌保护器,即[T2电涌保护器。电涌保护器可安装在正极与等电位连接带、负极与等电位连接带、正极与负极之间。安装于地面的太阳能光伏系统每一保护模式的标称放电电流值I。不应小于QX/T263-2015表1中的要求。

(3)光伏建筑一体化太阳能光伏系统的防雷分类按系统所在建筑物的防雷类别划分。光伏建筑一体化的太阳能光伏系统宜选用I类试验的电涌保护器.即T1电涌保护器。电涌保护器可安装在正极ΩX/T 263-2015与等电位连接带、负极与等电位连接带、正极与负极之间。光伏建筑一体化的太阳能光伏系统每- -保护模式的冲击电流值Imp不应小于表2中的要求。

(4)电涌保护器的电压保护水平Up不应大于QX/T263-2015表3的要求。

(5)电涌保护器的有效电压保护水平U应小于设备耐冲击电压额定值的0.8倍。有效电压保护水平的计算方法参见QX/T263-2015附录D。

(6)电涌保护器的最大持续运行电压UΩo不应小于太阳能光伏系统设备在标准测试条件下的开路电压Ues的1.2倍。

(7)电涌保护器两端连接的材料和最小截面应符合QX/T263-2015表4的要求。

(8)太阳能光伏系统电涌保护器应安装在光伏汇流箱和/或机柜(机房)内。

(9)当安装在光伏汇流箱内的第一级电涌保护器与直流配电柜(盘)之间的线路长度大于10m时,宜在机房或机柜内的直流配电盘上安装第二级电涌保护器,参见QX/T263-2015附录E。第二级电涌保护器可选用【T2】电涌保护器,In不应小于5KA,Up/f应小于0.8Uw,Ucpv应不小于1.2Uoc stc。

(10)当光伏汇流箱中过电流保护装置需要防雷时,应在过电流保护装置前端安装电涌保护器。电涌保护器应选用【T2】电涌保护器,In不应小于10KA,Up/f 应小于0.8Uw,Ucpv应不小于1.2Uoc stc。

(11) 电涌保护器可按电流支路的形式(如 I,U,Y,L,等)安装,参见QX/T263-2015附录E

总之,光伏发电站的防雷接地虽然比较简单,但是是光伏发电安全运行的主要环节,在设计、施工和运行维护过程中都要引起足够的重视,确保接地良好, 才能确保电站安全运行。

 

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