光伏电站的防雷接地技术.doc

光伏电站的防雷接地技术科技论坛光伏电站的防雷接地技术民营科技2011年第3期郑军胡东升(1,浙江衢州中等专业学校,浙江衢州3240002,国网新源桐柏电厂,河南桐柏474750)摘要:现通过雷击现象危害光伏电站成因的阐述和分析,提出了科学的防护方法和措施,并进一步对当前光伏电站的主流接地技术和避雷技术进行了全面的介绍和说明.关键词:光伏电站;雷击;接地Abstract:Thephenomenonoflightningagainstavarietyofphotovohaicpowerplantsaredescribedandanalyzedthecausesputforwardthescientificmethodsandmeasuresofprotection,andfurtheronthecurrentmainstreamsolarpowerplanttechnology,groundingtechnology,andlightningconductedacomprehensiveintroductionandnotes.Keywords:photovohaicpowerplant;lightning;ground随着光伏发电技术的迅猛发展,光伏电站的装机容量已上升到百MW级水平,光伏电站的安全运行日益受到重视.由于受光照和场地的影响,光伏电站一般设立于环境条件比较恶劣的山区和沙漠等高原地区,防雷和接地的重要性是显而易见的.1雷电对光伏电站的危害及防护措施雷击对光伏电站的毁坏率按部件上统计,由高到低是分别电控系统40%50%,光伏组件25%35%,电池组件15%.根据有关电力部门的运行统计,光伏电站80%90%的毁坏事故是由电气线路引人的.从维修成本上分析,分别为逆变器,光伏组件,电控系统,通讯系统.雷电对光伏电站的危害方式有直击雷,雷电感应和雷电波侵入三种.带电积云与地面目标之间的强烈放电称为直击雷.直击雷的电压峰值通常可达几万伏以上,电流峰值可达几十T安培以上,破坏性很强的原因是雷云所蕴藏的能量在极短的时间就释放出来,瞬间功率十分巨大.太阳电池陈列安装在室外,当雷电发生时太阳电池方阵十分容易受到直击雷的破坏.采用的防护措施是将太阳能电池板四周铝合金框架与支架连接;所有支架均采用等电位连接接地.太阳能电池板是由钢化玻璃两层间夹太阳电池并抽取真空,钢化玻璃是绝缘体,四周的铝合金框架是导体.在直击雷发生时,如果雷电能量通过铝框架立即泄人大地,就能使太阳能电池板得到保护,避免直击雷冲击而损坏.光伏电站接地系统通常有两大类:一是强电接地,主要指防雷接地;二是弱电接地,主要指工作接地,安全接地等.防雷接地的接地电阻值一般要小于4-10o;工作接地的接地电阻一般要小于ln.规定低电压电力设备总容量不超过100kVA时,接地电阻允许不超过10n.感应雷是指当雷云来临时地面上的一切物体,尤其是导体,由于静电感应,都聚集起大量的雷电极性相反的束缚电荷,在雷云对地或对另一雷云闪击放电后,云中的电荷就变成了自由电荷,从而产生出很高的静电电压(感应电压)其过电压幅值可达几十万伏,从而引起火灾,爆炸,危及人身安全或对供电系统造成的危害.感应雷没有直击雷那么猛烈,但发生几率比直击雷高得多.目前常采用的防护措施主要有等电位连接法,隔离法,架装浪涌保护器法.1)等电位连接法.由于电气柜采用薄钢板制作,可以有效地防止电磁脉冲干扰;线路应尽可能靠近金属构件布置.由于雷电流具有趋扶效应,所以金属薄钢板对其中的线路具有非常的屏蔽效果;弱电系统与避雷针一起接地等电位;所有控制电气设备的所有组件以合适的尺寸接地带连接到机箱主框作为等电位.2)隔离法.在机箱上的控制电路与各控制器单元的通信,采用光纤电缆连接;采用压敏电阻或暂态抑制二极管等保护元件与系统的屏蔽体系相连接,可以把从电源或信号线侵人的斩态过电压波隔离,不让它进入电控系统.对暴露在雷区的传感器采样信号,采用防雷隔离保护线圈保护.3)加装浪涌保护器法.雷电波入侵是指由于架空线路或金属管道对雷电的传导作用,雷电波可能沿着这些管线侵入屋内,危及人身安全或损坏设备.雷电击中避雷针时,在避雷针接地体附近将产生放射状的电位分布,对靠近它的电子设备接地体地电位反击,入侵电压有时可高达数万伏.从入侵的方式和途径分析:1)由太阳电池方阵的直流输入线路端和机房建筑物入侵.这种人侵分又为两种情况:当太阳电池方阵遭到直击雷打击时,强雷电电压将邻近土壤击穿或直流输入线路电缆外皮击穿,使雷电电脉冲侵入光伏系统;带电荷的云对地面放电时,整个光伏方阵像一个大型的环行天线一样感应出上千万伏的过电压,通过直流输入线路引入,击坏与线路相连的光伏系统设备.2)由光伏电站的交流输出供电线路端入侵.供电设备及供电设备及供电线路遭受雷击时,在电源线上出现的雷电过电压平均可达上万伏,交流输出线是引入远处感应雷电的主要因素.雷电脉冲侵入光伏设备及系统,可对系统设备造成毁灭性的打击.相应的保护措施有:在太阳电池汇线盒内进行一级防雷保护,分别在正极对地,负极对地间安装过电压保护器;在机房直流控制柜内的输入端,分别在正极对地,负极对地以有正极对负极间安装过电压保护器.在交流配电柜输出端即架空线的相线与地,零线与地,相线与零线之间安装过电压保护器.对所有引入机房的电缆线,应将电缆线金属外皮进行可靠接地处理,以削减雷电被侵入的幅值.2接地在防雷技术中的应用在现行的防雷措施中,最为有效而且使用最广泛的方法就是将电气设备或金属部件与大地之间作良好的电气连接,称为接地,接地系统由被接地的设备,接地引入线,接地体和大地组成,良好的接地是防雷成功的前提,接地的方式常分为:共体接地,单体接地和组合接地.共体接地:由于光伏电站的建设位置一般靠近生产生活区,土壤的电阻率都不高,电位分布衰减较快,因此都采用棒形垂直接地体为主的棒带接地装置.在光伏电站内,接地体常常采用国产或进口的接地体套件进行安装埋设.在地面上挖一个深为30ram左右的洞,在洞底放些普通食盐,将接地体套件放入洞中央,再用PVC管垂直套住接地体,用泥土将PVC管内和管外填满,并用铁锤把泥土夯实,最后在上面撒一些碎石子和浇水加固.用同样的方法构建另外两个的接地体,三个接地体组成等腰三角形布置,三个接地体之间用35mm的裸铜钱连接后,构成光伏电站内的一个共用接地体.这种接地体和接地的特点是不用埋设很深和很多接地体,就能使接地电阻控制在4n以下.光伏电站所有电子设备的外壳,避雷针,太阳电池方阵支架和逆变器交流输出的一端都连接在共用接地体上,平时作为接地保护和交流输出的零线使用,雷击时作为防雷接地设施.单体接地:有些地区光伏电站输电电杆也常常会被雷击,且位置相对固定,因此,在这些特定的电杆上单独安装避雷会,埋设了相应的接地体,能起到良好的接地防雷效果.具体操作的接地设备采用长为2m的镀锌角钢和镀锌扁钢.组合接地:由许多共体和单体接地的组合而成,一般为环形,四方放射形或其它形式安装布置.在做环形布置时,环线不能有开口端;为了减小接地体之间的屏蔽作用,相邻接地体之间的距离应不小于3m,接地体的上端要采用镀锌扁钢或圆钢连接成一体,上端距离地平面图小于1m.3避雷装置在防雷技术中的应用避雷装置主要有避雷针和避雷器两种.避雷针,又名防雷针,是用来保护建筑物等避免雷击的装置.当前,光伏电站内是采用进口三叉式的避雷针,地求避雷针安装高度在5m左右,每一个光伏电站机房左右两边各安装一根,太阳电池方阵后面安装一根,然后用35ram的铀电线连接到共用接地体上,构成光伏电站的保护区.总之,只有充分重视和掌握防雷技术,并采取相应的措施,才能确保光伏电站的正常运行.参考文献1】陈慧玲.浅谈独立光伏电站防雷