對于太陽(yáng)能發(fā)電萬(wàn)不可少的重要防護

隨著(zhù)綠色能源的盛行，太陽(yáng)能發(fā)電項目也越來(lái)越接近主流發(fā)電領(lǐng)域。與傳統的發(fā)電項目不同，太陽(yáng)能發(fā)電站系統結構較為復雜。并且需要對雷擊有可能導致的損壞進(jìn)行評估，在這一前提下，就需要在設計之初就對結構進(jìn)行考慮，本文就將為大家對太陽(yáng)能發(fā)電站的雷擊和電涌保護進(jìn)行介紹。

接閃裝置和引下線(xiàn)系統

為了防止光伏陣列遭到直接雷擊，有必要將太陽(yáng)能模塊布置在隔離的接閃裝置的保護范圍內。遵照VdS指導原則2010，大于10KW的光伏設備，應設計為“III級”防雷電系統。對相應的保護等級，使用滾球法來(lái)確定避雷針的高度和數量。此外，按照IEC62305-3(EN62305-3)，還應注意保持光伏支架和避雷針之間的隔離距離。同樣，操作室的防雷也采用“III級”等級。引下線(xiàn)通過(guò)接地母排連接至接地系統。由于接地母排端口存在土壤或水泥腐蝕的風(fēng)險，所以必須使用耐腐蝕材料，或者在使用鍍鋅鋼的情況下采取相應的措施(例如：貼密封膠帶或套熱縮管)進(jìn)行保護。

接地系統

光伏設備的接地系統設計為環(huán)形接地極(水平接地電極)，網(wǎng)絡(luò )大小為20m×20m。固定光伏模塊的金屬支架大約每隔10m連接至接地系統。廠(chǎng)房的接地系統按照DIN18014(德國標準)采用基礎接地極。光伏設備和廠(chǎng)房的接地系統通過(guò)導體(V4A鋼條、30mm×3.5mm，或鍍鋅鋼)相互連接。將各個(gè)接地系統相互連接起來(lái)可以顯著(zhù)地減小總接地電阻。通過(guò)相互網(wǎng)狀交織連接的接地系統可形成一個(gè)等電位面，它能夠顯著(zhù)減小雷電作用在光伏陣列和廠(chǎng)房建筑之間的連接電纜上所產(chǎn)生的過(guò)電壓。水平接地極鋪設在至少0.5M深的土壤中，使用十字夾相互連接成網(wǎng)格狀。在土壤中的連接頭必須用耐腐蝕帶包裹起來(lái)。這也適用于鋪設在土壤中的V4A鋼條。

等電位連接

原則上說(shuō)，從外部進(jìn)入建筑物的所有導電部件一般都必須接入等電位連接系統中。完成這些等電位連接要求的辦法是：所有不帶電的金屬部件直接連接到等電位系統，帶電部件(如電纜)則通過(guò)安裝電涌保護器間接接入等電位連接系統。等電位連接最好在建筑物入口附近執行，以便防止部分雷電流侵入建筑物。在這種情況下，廠(chǎng)房中的低電壓供電系統可用多極復合型雷電流和電涌保護器保護。

此外，廠(chǎng)房中光伏逆變器的輸入直流導線(xiàn)必須由適配的基于火花間隙的雷電流保護器保護，例如：使用復合型雷電流和電涌保護器。

光伏陣列的防雷措施

在接閃裝置遭到雷擊時(shí)，為了減小在太陽(yáng)能模塊產(chǎn)生的機械應力，在發(fā)電機接線(xiàn)盒中盡可能靠近光伏發(fā)電機的地方安裝了具有熱監控功能的電涌保護器。對于電壓高達1000V直流發(fā)電機電壓，在正極和負極對地之間安裝電涌保護器。因為光伏板處于外部防雷裝置的保護范圍內，該SPD已足以滿(mǎn)足保護要求。

為延長(cháng)保護裝置周期性現場(chǎng)檢查的時(shí)間間隔，根據實(shí)踐證明，使用帶有浮動(dòng)觸點(diǎn)的電涌保護器來(lái)指示熱脫扣裝置的工作狀態(tài)是一個(gè)行之有效的方法。

發(fā)電機接線(xiàn)盒中的電涌保護器基本掌控了對光伏設備的區域性保護，并且確保與導線(xiàn)和電磁場(chǎng)相關(guān)的干擾不會(huì )在光伏設備中引起閃弧的發(fā)生。

注意

對所謂的“薄膜光伏模塊”的防雷不在此考慮范疇之內。

信息系統的防雷措施

廠(chǎng)房?jì)染哂羞h程診斷系統，用于對光伏設備進(jìn)行簡(jiǎn)單而快速的功能檢查。對光伏設備的干擾可以及早被操作員發(fā)現并排除。遠程監控系統可以連續不斷地提供光伏設備的性能數據，以便優(yōu)化光伏設備的輸出。通過(guò)光伏設備處的外部傳感器，可進(jìn)行風(fēng)速、模塊溫度以及環(huán)境溫度的測量。

這些測量值可以直接從數據采集單元中讀取。數據采集單元也可通過(guò)RS232或RS485等接口，連接至計算機PC和/或調制解調器，以便維修工程師便可以通過(guò)遠程診斷確定故障原因并消除故障。調節器制解調器連接到ISDN接入端口的網(wǎng)絡(luò )終端設備(NTBA)。如光伏模塊一樣，風(fēng)速和模塊溫度測量傳感器也安裝在雷電防護的范圍中。這樣，測量線(xiàn)中便不會(huì )出現雷擊電流，但有可能出現與連接導線(xiàn)相關(guān)的暫態(tài)過(guò)電壓，這是雷擊時(shí)在隔離的接閃裝置中產(chǎn)生的感應作用。為了可靠、無(wú)故障且連續地將測量數據傳輸到測量單元，在引入建筑物內的傳感器的電纜中，有必要安裝電涌保護器。在選擇電涌保護器時(shí)，必須確保測量值不會(huì )受到影響。經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò )轉發(fā)測量數據的ISDN調制解調器同樣要確保安全可靠，以便持續控制和優(yōu)化設備的性能。為了這個(gè)目的，在網(wǎng)絡(luò )終端設備的上游，ISDN調制解調器的UKO接口安裝電涌保護器。此電涌保護器還可對網(wǎng)絡(luò )終端設備(NTBA)230V電源提供保護。

通過(guò)以上的介紹，相信大家對于太陽(yáng)能發(fā)電的雷擊和電涌保護已經(jīng)有了一定的認識。對于太陽(yáng)能發(fā)電感興趣的朋友不妨仔細閱讀本文的內容，對于雷擊的防護不僅出現在大型的太陽(yáng)能發(fā)電設備中，即便是日常的一些其他應用也是有所涉及的。