光伏并網(wǎng)發(fā)電系統的雷電監控系統研究

3 避雷防護方案

　　對太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統的避雷監控系統來(lái)說(shuō)，主要應防止直擊雷、雷電感應和雷電波侵入，因此，可以針對不同的雷電危害方式，采取合適的防雷措施與防護方案。

　　3.1 對直擊雷的防護

　　對直擊雷的防護包括對太陽(yáng)電池陣列和光伏電站廠(chǎng)區的防護。防直擊雷，防雷設備主要采用避雷針，通過(guò)計算，可以合理地選擇防雷設備，達到對戶(hù)外的光伏電站太陽(yáng)電池陣列進(jìn)行有效防護的目的?？梢?jiàn)，要對戶(hù)外的光伏電站太陽(yáng)電池陣列進(jìn)行有效防護，問(wèn)題的關(guān)鍵就是要正確計算太陽(yáng)電池陣列年預計雷擊次數，以及利用滾球法，計算出需要避雷的范圍，然后選定避雷針的型號及其性能指標。

　　計算公式：n=kngae （1）

　　式（1）中：k—校正系數；

　　ng—光伏陣列所處地區雷擊大地的年平均密度（次/km2.a），（其中：ng=0.024td13）；

　　td—年平均雷暴日數，根據省氣象臺、站資料確定（d/a）；

　　ae—與光伏陣列截獲相同雷擊次數的等效面積（km2）。

　?。ü?中l、w、h分別為光伏陣列的長(cháng)、寬、高）

　　避雷保護半徑rx計算公式為：

　　式（3）中：h—避雷針高度；hx—被保護物高度；hr—滾球半徑。

　　3.2 對雷電感應和雷電沖擊波的防護

　　通過(guò)對太陽(yáng)能光伏電站可能遭受雷擊事件的概率大小來(lái)分析，控制機房?jì)鹊目刂破骰蚰孀兤髟鈸p壞的概率最大，分析其原因，都是由于雷電波侵入造成的。因此，太陽(yáng)能光伏電站在進(jìn)行防雷設計時(shí)，必須采取有效措施，防止雷電感應和雷電波侵入。所以，考慮用避雷器等對雷電感應和雷電波侵入進(jìn)行防護。

　　控制器和逆變器一般采用全戶(hù)內型，為使光伏電池組件、控制器和逆變器在受到直擊雷和感應雷時(shí)能有可靠的保護，在光伏電池組件支架、控制器和逆變器的非導電體的屋頂上裝設環(huán)形避雷帶作為防雷保護，并且避雷帶設有數個(gè)獨立引下線(xiàn)。為了對雷電感應進(jìn)行防護，將光伏電站機房?jì)鹊娜拷饘傥?，包括設備金屬外殼、機架、金屬管道、電纜金屬外皮等可靠接地，并且將全部金屬物用專(zhuān)用接地線(xiàn)單獨接入接地干線(xiàn)。

　　雷電波侵入的主要途徑是架空導線(xiàn)和光伏陣列到機房的引入線(xiàn)。為此，對避雷方案進(jìn)行改進(jìn)，可以采取多級防護措施對太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統進(jìn)行保護。在太陽(yáng)電池方陣接線(xiàn)箱內安裝防雷模塊；保持太陽(yáng)電池方陣接線(xiàn)箱與控制柜間距大于10m；在控制器、逆變器內安裝防雷元器件，使其具有防雷保護功能；在交流輸出端，改變以往設計中在架空出線(xiàn)桿上安裝低壓閥式避雷器的做法，改用更加靈敏、安全、方便的浪涌保護器即防雷模塊；防雷器件全部安裝于防雨防塵的電源箱內，固定在架空出線(xiàn)桿上，防止雷電波由輸電線(xiàn)路進(jìn)入機房。這樣就可以很好地對雷電波侵入進(jìn)行有效防護。

　　可見(jiàn)，在太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統中，不僅需要考慮對直擊雷的防護，還需要考慮對非直接雷擊（雷電感應和雷電波）的防護。與此同時(shí)，不僅要知道雷擊的次數，還要知道每次雷擊的強度以及整個(gè)防雷系統內各個(gè)避雷裝置的工作損壞情況?；诖?，設計了上述完善的雷電監控系統，來(lái)保護太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統的設備和人身安全。

4 結束語(yǔ)

　　本監控系統的創(chuàng )新點(diǎn)就在于對太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統的避雷系統，針對三個(gè)組成部分的不同安裝位置和各自的特點(diǎn)，對避雷方案進(jìn)行綜合改進(jìn)，采用全面、有效的避雷設計方案，采取多級防護措施，對戶(hù)內和戶(hù)外發(fā)電設施分別進(jìn)行有效地保護，確保太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統的正常工作。

　　將避雷監控技術(shù)應用于太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統，通過(guò)對戶(hù)外太陽(yáng)電池方陣的直擊雷防護與戶(hù)內控制器和逆變器的非直接雷擊（雷電感應和雷電侵入波）的防護，達到使太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統有效和安全運行的目的。