模块五光伏部件及电站检测技术第2部分素材防雷接地系统

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民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范GB

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建筑物防雷设计规范由于雷电危害较大，因此应避免光伏电站建在易发生雷电的地区和易遭受雷击的位置。光伏方阵安装在没有遮盖的户外，而且阵列面积大，容易受到雷电引起的过高电压的影响。因此，需要根据光伏发电系统的安装地区和重要性采取相应的防雷措施。防雷保护措施直击雷防护雷击电磁脉冲防护直击雷防护系统示意图接闪器最常见的形式是避雷针，是吸引闪电电流的金

属导体，然后通过引下线把闪电电流引到接地体上。接地

体是埋设在地下的导体，它可把闪电电流泄放到大地中去。在理想条件下，设备接地正常，引下线内阻很低，如图（A）所示.但是，如果引下线内阻过大或设备接地方式不合理如图(B)，会使系统受到雷电的干扰。在极端情况下，设备接地错误，引下线断路，使系统成为避雷回路的一部分如图(C)，将会导致严重的设备、人身伤害事件。接地系统的结构设计系统的接地可由其所在的建筑物基础接地极提供，也可以独立设置新的接地系统。配电室、汇流箱、直流交流侧、所有机柜都应该具有良好的接地措施，并最终连接至接地汇流排。需要指出的是，当雷电流经地面雷击点或接地体，流散入周围土壤时，在它周围就会形成电压降。如果有人在接近接地体附近行走，就会受到雷电流所造成的“跨步电压”的危害。当跨步电压达到40~50V时，将使人有触电危险，特别是跨步电压会使人摔倒进而加大人体的触电电压，甚至会使人发生触电死亡。为了避免防雷装置对人或牲畜可能造成的危害，在设计接地系统时要按照接地电阻设计规范，将引下线和接地装置尽可能安装在人们不易接触到的地方，避免跨步电压危害，同时尽可能将引下线覆盖上绝缘物。此外，也可以通过增设垂直接地极来降低接触电压和跨步电压。（二）内部防雷内部防雷包括防雷电感应、防雷电反击以及防雷电浪涌侵入等。内部防雷系统主要包括防雷击等电位连接、屏蔽措施和浪涌保护，主要用于减小和防止雷电流在需防空间内所产生的电磁效应。（1）等电位连接的结构设计等电位连接是指直接用连接导体或通过电涌保护器将分离的金属部件、外来导电物、电力线路、通信线路及其它电缆连接起来以减小雷电流在它们之间产生电位差的措施。等电位连接可以有效抑制雷电引起的电位差。光伏发电系统等电位连接示意图1）光伏方阵等电位连接每列光伏方阵组件金属框架应相互电气连通，组件金属框架或夹件应与金属支架可靠连接，连接点过渡电阻值不应超过0.03Ω。每列金属支架应至少两点就近与光伏方阵接地网连接。屋面光伏方阵组件金属框架应就近与屋面避雷带连接。连接光伏发电单元的信号线路屏蔽层、金属屏蔽管均应与方阵金属支架进行等电位连接。2）汇流箱等电位连接汇流箱应设接地端子或端子板。地面汇流箱接地端子应就近连接到接地网。屋面汇流箱接地端子应与屋面等电位连接网络连接。电涌保护器接地端、进出汇流箱的线缆金属外皮、金属屏蔽管、汇流箱金属外壳等应与接地端子可靠连接。3）室内设备、线路等电位连接集控室、继电保护室、逆变器室等应设置总等电位接地端子板，端子板宜采用截面积不小于100mm2的铜带，总等电位接地端子板与接地装置的连接应不少于两处。由室外进入建（构）筑物的金属管、电力线和信号线屏蔽层宜在入口处就近连接到总等电位连接端子板上。各机柜内应设机柜等电位接地端子板，端子板宜采用截面积不小于50

mm2的铜带。机柜内电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆金属外层、电

子设备防静电接地、安全保护接地、功能性接地、电涌保护

器接地端等均应以最短的距离与机柜等电位接地端子板连接。（2）屏蔽的结构设计屏蔽装置可以减少电磁干扰。逆变器柜、开关柜等应该制成一个封闭的金属壳体，对电磁干扰敏感的电气和电子器件都应安装在柜内。设备机房应设置金属网格的窗和门以确保良好的屏蔽效果。在各个设备柜之间的线缆应带有外部金属屏蔽层。对于干扰的抑制，只有当线缆屏蔽的两端都连接到等电位连接带时，屏蔽层对电磁干扰的抑制才是有效的。（3）电涌保护的结构设计除了使用屏蔽措施来抑制辐射干扰源以外，为防止感应雷对光伏发电系统中设备器件造成损坏，需要在光伏方阵直流输出端安装光伏专用浪涌保护器SPD，这样才能让光伏电站以及光伏组件电气性能以及其他设备可靠的工作。对于没有接闪装置或接闪装置与电池板连接的光伏发电系统，在防雷保护区的最外边界处必须使用I级浪涌保护器，它可以将数万至数十万伏的浪涌电压限制在2500~3000V，从而导走大量的雷电流而不会损坏设备。在防雷保护区次外边界处需使用II

级浪涌保护器，进一步将通过I级浪涌保护器的残余浪涌电压限制在1500~2000V。这样能够导走能量较小的脉冲电流，这类脉冲电流是由外部的感应过电压产生，或者是从系统内部产生的浪涌。对于一些特别重要或特别敏感的电子设备，III级浪涌保护器可以将残余浪涌电压的值降低到1000V以内，从而能更好的保护电气设备免受内部产生的瞬间过压的影响。图SPD三级保护示意图SPD的防护等级需根据被保护设备的耐压等级确定。如果两级SPD就可以将浪涌电压限制在设备的耐压范围以内，那么就只需要做两级保护。如果设备耐压等级低，则需要四级甚至更多等级的保护。逆变器SPD防护示意图（光伏—设备之间≤10m）逆变器SPD防护示意图（光伏—设备之间>10m）（三）防雷击电磁脉冲防雷击电磁脉冲是对建筑物系统（包括线路和设备）防雷电流引发的电磁效应，它包括防经导体传到的闪电电涌和防辐射脉冲电磁场效应。