雷電的危害
1.直擊雷,即我們通常所說的閃電。直擊雷具有熱效應(yīng)、電效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)三大效果,且雷電能量巨大,可瞬間造成被擊物折損、坍塌等物理損壞和電擊損害。
2.感應(yīng)雷,雷云形成過程中,由于雷云中電荷的聚積,及閃電發(fā)生時(shí)雷云中電荷的急劇減少,會(huì)形成大范圍的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象,從而造成雷電影響范圍內(nèi)(閃電發(fā)生處半徑2Km內(nèi))的金屬導(dǎo)體出現(xiàn)高電位(強(qiáng)電壓)和瞬間沖擊電流(電涌)??赡茉斐傻闹饕:κ怯捎陔娢徊钤斐上噜弻?dǎo)體產(chǎn)生電火花,電涌造成電源及信號線路發(fā)生擊穿現(xiàn)象,造成線路短路,并侵入用電設(shè)備造成設(shè)備損壞。尤其是對低壓電氣系統(tǒng)和電子信息系統(tǒng)危害更大。
分布式光伏系統(tǒng)主要由太陽能電池方陣、并網(wǎng)逆變器、交流配電箱等部分組成。
常用晶硅電池板的邊框是鋁合金的,鋁合金框架與金屬支架連接,電池板易遭受直擊雷侵襲,也易遭受感應(yīng)雷侵襲。逆變器、配電箱等電氣設(shè)備易遭受感應(yīng)雷和雷電波的侵入,另外在雷電的作用下,雷電波也可能侵入建筑內(nèi)危及人身安全或損壞設(shè)備,嚴(yán)重的雷電襲擊會(huì)對整個(gè)光伏系統(tǒng)造成極大的破壞。
分布式光伏系統(tǒng)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)首先需考慮架設(shè)避雷針防止直擊雷對光伏電站的傷害,同時(shí)也必須考慮防止雷電感應(yīng)和雷電波侵入光伏發(fā)電系統(tǒng)。
防雷設(shè)計(jì)主要措施
分布式光伏系統(tǒng)為三級防雷建筑物,防雷和接地設(shè)計(jì)需要涉及到以下的方面:(可參考GB50057-94《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》)
措施1:架設(shè)避雷針防止低空直擊雷
措施2:太陽電池方陣支架可靠接地;
措施3:太陽電池方陣接線箱內(nèi),輸入、輸出處加裝防雷器,各機(jī)殼均可靠接地;
措施4:機(jī)房設(shè)備需可靠接地;
措施5:控制室進(jìn)、出線處均增設(shè)防雷隔離箱,內(nèi)裝防雷保護(hù)器,防止感應(yīng)雷。
當(dāng)光伏設(shè)備放置在已經(jīng)建成的建筑物頂部時(shí),應(yīng)考慮到原有的外部防雷系統(tǒng)。如果光伏設(shè)備處于保護(hù)范圍內(nèi),可以不用另加外部防雷系統(tǒng),反之則要另加外部防雷系統(tǒng),避雷針的布置需要既考慮光伏設(shè)備在保護(hù)范圍內(nèi),又要盡量避免陰影投射到光伏組件上。
良好的接地使接地電阻減小,才能把雷電流導(dǎo)入大地,減小地電位,各接地裝置都要通過接地排相互連接以實(shí)現(xiàn)共地防止地電位反擊。獨(dú)立避雷針應(yīng)設(shè)獨(dú)立的集中接地裝置,接地電阻必須小于4Ω。固定的金屬支架大約每隔10m連接至接地系統(tǒng)。太陽能光伏發(fā)電設(shè)備和建筑的接地系統(tǒng)通過鍍鋅鋼相互連接,在焊接處也要進(jìn)行防腐防銹處理,這樣既可以減小總接地電阻又可以通過相互網(wǎng)狀交織連接的接地系統(tǒng)可形成一個(gè)等電位面,顯著減小雷電作用在各地線之間所產(chǎn)生的過電壓。
防雷接地系統(tǒng)的材料選用
避雷針一般選用直徑12-16mm的圓鋼,如果采用避雷帶,則使用直徑不低于8mm的圓鋼或厚度不小于4mm的扁鋼。
避雷針高出被保護(hù)物的高度應(yīng)大于等于避雷針到被保護(hù)物的水平距離,避雷針越高保護(hù)范圍越大。
接地體宜采用熱鍍鋅鋼材,其規(guī)格一般為:直徑50mm的鋼管,壁厚不小于3.5mm;50mm*50mm*5mm角鋼,長度不低于2.5米;或者40mm*4mm的扁鋼,長度一般為2.5-4m。
扁鋼接地體的水平埋設(shè)深度不小于0.5m,角鋼垂直埋深不低于2.5m,連接焊接過的部位要重新做防腐防銹處理。
引下線宜采用熱鍍鋅圓鋼或扁鋼,宜優(yōu)先采用圓鋼,直徑不小于8mm;如用扁鋼,厚度應(yīng)不小于4mm。
要求較高的要使用截面積為35mm2的雙層絕緣多股銅線。
等電位連接
組件鋁邊框與鍍鋅支架或鋁合金支架都做了鍍層處理,僅僅通過壓塊的壓接滿足不了接地要求,只有組件的接地孔連接到支架上才算組件有效接地。因此在這些位置必須建立外部防雷系統(tǒng)和金屬光伏組件之間的直接等電位連接。
浪涌保護(hù)
通過在帶電電纜上安裝浪涌保護(hù)器實(shí)現(xiàn),減少電涌和雷電過電壓對設(shè)備造成損壞,所以光伏系統(tǒng)需要采取以下防護(hù)措施:
1、在逆變器的直流輸入端裝和交流輸出端加設(shè)浪涌保護(hù)裝置。
2、在并網(wǎng)接入配電箱(配電柜)中安裝浪涌保護(hù)器,以防護(hù)沿連接電纜侵入的雷電波。為防止浪涌保護(hù)器失效時(shí)引起電路短路,必須在浪涌保護(hù)器前端串聯(lián)一個(gè)斷路器或熔斷器,該斷路器(熔斷器)的額定電流不能大于浪涌保護(hù)器產(chǎn)品說明書推薦的過電流保護(hù)器的最大額定值。
總結(jié)
在大型地面電站,必須要建一個(gè)非常完整的防雷系統(tǒng),包括避雷針,避雷帶,接地器,地線,設(shè)備安裝防雷器。工商業(yè)項(xiàng)目可以利用建筑物原有的防雷器件,做到設(shè)備防雷和接地,戶用項(xiàng)目如果房屋不高,周邊有高的建筑物,對防雷的要求相對低一點(diǎn)。