太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷接地方案

   從光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來分析，雷電入侵太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要通過以下四個途徑：
         （１）直擊雷：雷電直接擊中太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池方陣，破壞電池板。

（２）地電位反擊：雷電擊中外部防雷裝置時，在接地裝置附近產(chǎn)生的過電壓，通過接地線對靠近它的電子設(shè)備的高電位反擊，入侵電壓可高達數(shù)萬伏。

（３）太陽能電池板的靜電感應(yīng)：帶電荷的云對地面放電時，整個光伏方陣像一個大型環(huán)型天線一樣感應(yīng)出上萬伏的過電壓，通過直流輸入線路引入，擊壞與線路相連的光伏系統(tǒng)設(shè)備。

（4）閃電電涌侵入輸出供電線路：供電設(shè)備及供電線路遭受雷擊時，在電源線上出現(xiàn)的雷電過電壓平均可達上萬伏，雷電電磁脈沖沿電源線浸入光伏微電子設(shè)備及系統(tǒng)，可對系統(tǒng)設(shè)備造成毀滅性的打擊。

光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)防雷裝置的設(shè)置

1 防雷類別的確定

 首先，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的選址應(yīng)盡量避免將光伏電站建筑在雷電易發(fā)生的和易遭受雷擊的位置。

2直擊雷的防護

2.1接閃器

光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)的光伏方陣，一般置于屋頂，可利用自身的太陽能電池方陣的金屬框架作為接閃器，其金屬支撐結(jié)構(gòu)與建筑物屋面上的防雷裝置電氣連接。因為太陽能電池方陣的金屬框架構(gòu)成的金屬網(wǎng)格比較密集，鄭州普天防雷科技有限公司技術(shù)部王工認為可以利用自身的金屬框架作為接閃器，結(jié)合采用接閃桿、接閃線進行防護。

2.2引下線

光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)一般利用建筑物內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋作為引下線。如果建筑物無防雷引下線，需設(shè)置光伏發(fā)電系統(tǒng)的專設(shè)引下線，建議不少于2根以用于分流、使截閃器截受到的雷電流快速流入接地裝置泄放到大地，且規(guī)格尺寸符合《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010，建議采用凱威品牌95平方鍍銅線KW-S95。

2.3共用接地裝置

光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)需將系統(tǒng)的防雷接地、電氣設(shè)備接地、安全接地、太陽能電池板防靜電接地等采取共用接地裝置。防雷裝置在接閃時，雷電流將沿防雷裝置引下線和接地裝置入地，在此過程中，雷電流將在防雷系統(tǒng)中產(chǎn)生暫態(tài)高電壓。如果引下線與周圍設(shè)備絕緣距離不夠且設(shè)備與防雷系統(tǒng)不共地時，將在兩者之間出現(xiàn)很高的電壓，并會發(fā)生放電擊穿，導(dǎo)致設(shè)備嚴重損壞，甚至危及人身安全。為防止地電位反擊，應(yīng)注意接地裝置的設(shè)計采用共用接地系統(tǒng)。

接地裝置的布局類型可按IEC623052規(guī)定A型裝置或B型裝置進行設(shè)置。接地裝置中接地體埋設(shè)深度不應(yīng)小于0.8m,接地裝置的材料宜采用鍍銅圓鋼。如果安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑物有接地裝置 ,光伏發(fā)電系統(tǒng)的各類設(shè)備的金屬組件可以按合適的方式(S或M型方式)連接到建筑物的接地裝置上;如果該建筑物無接地裝置 ,應(yīng)增設(shè)獨立接地裝置 ,使以上各類金屬組件都連接到此接地裝置上。

 雷擊電磁脈沖的防護

1 屏蔽

 為減少電磁干擾,太陽能電池板的入戶線路應(yīng)以合適的路徑敷設(shè)并做好線路屏蔽再引入光伏建筑一體化的建筑物內(nèi)。線纜應(yīng)選用有金屬屏蔽層的電纜并穿金屬管敷設(shè),在防雷區(qū)界面處電纜金屬屏蔽層及金屬管應(yīng)做等電位連接并接地。

3.3.2電涌保護器

為防止閃電電泳對光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)的直流、交流電源線路的侵入，在相應(yīng)位置都設(shè)置與系統(tǒng)相一致的電源電涌保護器（SPD）至關(guān)重要，尤其是由電池矩陣到室內(nèi)的蓄電池、控制器、配電柜等的室外電源線路引入閃電電涌的概率不容忽視。

光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)的變壓器前端應(yīng)至少裝設(shè)一個開關(guān)型避雷器TDX/MC50-B/480。根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010強條“在低壓側(cè)的配電屏上，當有線路引出本建筑至其他有獨立敷設(shè)接地裝置的配電裝置時，應(yīng)在母線上裝設(shè)I級試驗的電涌保護器，電涌保護器每一保護模式的沖擊電流值，當無法確定時沖擊電流應(yīng)取等于或大于12.5kA；當無線路引出本建筑時，應(yīng)在母線上裝設(shè)II級試驗的電涌保護器，電涌保護器每一保護模式的標稱放電電流值應(yīng)等于或大于5kA。”。因此對于小型的光伏建筑一體化的光伏發(fā)電系統(tǒng)，一般配電柜位于室內(nèi)，無線路再引出該建筑物，建議在配電柜的交流輸出線路出戶端裝設(shè)II級試驗的20kA的一級SPD，后續(xù)用電設(shè)備前端安裝Up、In相匹配的II級試驗二級SPD。位于雷電活動比較強烈的地區(qū)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，可考慮安裝三級SPD。安裝的所有SPD的電壓保護水平、 持續(xù)工作電流等參數(shù)應(yīng)與系統(tǒng)相匹配。且每級SPD之間需考慮能量配合。第一、二級SPD的距離小于10m時，應(yīng)在線路間加裝退耦裝置。具體的防雷保護配置情況請咨詢鄭州普天防雷科技有限公司。

SPD前段脫離器（包括過電流保護）的要求應(yīng)符合根據(jù)歐洲標準 FprEN 50539-11: June 2012《低壓電涌保護器-包括直流特定應(yīng)用電涌保護器-第 11 部分：應(yīng)用于光伏裝置 SPD 的要求與試驗》。

其次，還應(yīng)將所有電源線路合理布線，盡量使匯總線路走金屬線槽，避免形成回路。并將設(shè)備外殼接地、直流工作地、交流工作地、防雷保護地等共用接地。鄭州普天防雷科技有限公司可以為光伏發(fā)電系統(tǒng)提供高效可靠的防雷保護：避雷針、接地網(wǎng)、匯流箱電源浪涌保護器等。

光伏電站避雷針直擊雷保護