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

接閃裝置和引下線系統(tǒng)

為了防止光伏陣列遭到直接雷擊，有必要將太陽能模塊布置在隔離的接閃裝置的保護范圍內(nèi)。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(tǒng)。對相應的保護等級，使用滾球法來確定避雷針的高度和數(shù)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。引下線通過接地母排連接至接地系統(tǒng)。由于接地母排端口存在土壤或水泥腐蝕的風險，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)進行保護。

接地系統(tǒng)

光伏設備的接地系統(tǒng)設計為環(huán)形接地極(水平接地電極)，網(wǎng)絡大小為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(tǒng)。廠房的接地系統(tǒng)按照DIN18014(德國標準)采用基礎接地極。光伏設備和廠房的接地系統(tǒng)通過導體(V4A鋼條、30mm×3.5mm，或鍍鋅鋼)相互連接。將各個接地系統(tǒng)相互連接起來可以顯著地減小總接地電阻。通過相互網(wǎng)狀交織連接的接地系統(tǒng)可形成一個等電位面，它能夠顯著減小雷電作用在光伏陣列和廠房建筑之間的連接電纜上所產(chǎn)生的過電壓。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。這也適用于鋪設在土壤中的V4A鋼條。

等電位連接

原則上說，從外部進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(tǒng)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(tǒng)，帶電部件(如電纜)則通過安裝電涌保護器間接接入等電位連接系統(tǒng)。等電位連接最好在建筑物入口附近執(zhí)行，以便防止部分雷電流侵入建筑物。在這種情況下，廠房中的低電壓供電系統(tǒng)可用多極復合型雷電流和電涌保護器保護。

此外，廠房中光伏逆變器的輸入直流導線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，為了減小在太陽能模塊產(chǎn)生的機械應力，在發(fā)電機接線盒中盡可能靠近光伏發(fā)電機的地方安裝了具有熱監(jiān)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(nèi)，該SPD已足以滿足保護要求。

為延長保護裝置周期性現(xiàn)場檢查的時間間隔，根據(jù)實踐證明，使用帶有浮動觸點的電涌保護器來指示熱脫扣裝置的工作狀態(tài)是一個行之有效的方法。

發(fā)電機接線盒中的電涌保護器基本掌控了對光伏設備的區(qū)域性保護，并且確保與導線和電磁場相關的干擾不會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(nèi)。

信息系統(tǒng)的防雷措施

廠房內(nèi)具有遠程診斷系統(tǒng)，用于對光伏設備進行簡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(xiàn)并排除。遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以連續(xù)不斷地提供光伏設備的性能數(shù)據(jù)，以便優(yōu)化光伏設備的輸出。通過光伏設備處的外部傳感器，可進行風速、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(shù)據(jù)采集單元中讀取。數(shù)據(jù)采集單元也可通過RS232或RS485等接口，連接至計算機PC和/或調(diào)制解調(diào)器，以便維修工程師便可以通過遠程診斷確定故障原因并消除故障。調(diào)節(jié)器制解調(diào)器連接到ISDN接入端口的網(wǎng)絡終端設備(NTBA)。如光伏模塊一樣，風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，測量線中便不會出現(xiàn)雷擊電流，但有可能出現(xiàn)與連接導線相關的暫態(tài)過電壓，這是雷擊時在隔離的接閃裝置中產(chǎn)生的感應作用。為了可靠、無故障且連續(xù)地將測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔y量單元，在引入建筑物內(nèi)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，必須確保測量值不會受到影響。經(jīng)由電信網(wǎng)絡轉發(fā)測量數(shù)據(jù)的ISDN調(diào)制解調(diào)器同樣要確保安全可靠，以便持續(xù)控制和優(yōu)化設備的性能。為了這個目的，在網(wǎng)絡終端設備的上游，ISDN調(diào)制解調(diào)器的UKO接口安裝電涌保護器。此電涌保護器還可對網(wǎng)絡終端設備(NTBA)230V電源提供保護。

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