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1、第37卷第6期气象科技Vol.37,No.62009年12月METEOROLOGICALSCIENCEANDTECHNOLOGYDec.2009独立太阳能光伏发电系统防雷技术探讨1,22梅勇成陈华晖(1上海交通大学,2上海市气象局防雷中心,上海200030)摘要光伏发电系统是一种新兴的发电系统,我国还没有专门的光伏发电系统防雷设计规范。依据国际标准IEC6230522对独立太阳能光伏发电系统进行雷击风险评估。采用计算雷击公众服务风险(R2)和经济损失风险(R4)的方法,通过分析R2的分险分量组成,有针对性地采取防直击雷和防雷击电磁脉冲的防护措施,通过分析R4
2、说明上述防护措施的经济性。雷击风险评估可使防雷设计做到科学有效、经济合理。关键词太阳能独立光伏发电系统雷击风险评估引言近年来我国太阳能发电产业迅速增长,其中普及较广的是光伏发电系统。光伏发电系统通常分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统,其中独立光伏发电系统是不与常规电力系统相连而孤立运行的发电系统,通常建设在远离电网的偏远地区或作为野外移动式便携电源,极易遭受雷击,造成设备损[1]坏和停电故障,甚至威胁人身安全,因此对独立太图1典型太阳能光伏发电系统的构成阳能光伏发电系统采取防雷保护措施是十分必要的。我国还没有专门的光伏发电系统防雷设计规范来对其进行比照设
3、计,设计结果差异较大。如果范。为了科学有效、经济合理地采取防雷措施,本文将太阳能光伏发电系统界定为一般工业类建筑,就以一套安装于上海某公园内的独立光伏发电系统为应按照《建筑物防雷设计规范》执行,但太阳能电池例,对其进行雷击风险评估,并依据评估结果提出了阵列及设备机房高度通常不大于5m,以几何指标一套完整的雷电防护方案,以供相关设计安装人员衡量,依照规范一般都可以不考虑防直击雷措施。参考。如果将光伏发电系统比照电力系统的有关规范进行防雷设计,也很难得出一个完整、准确的结论。因为1太阳能光伏发电系统及其在防雷设计中的问题光伏发电系统的类型不能与电力行业中的常规电
4、站典型的太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池(水电、火电站)、几千伏至上百千伏输变电系统等板、控制器、蓄电池组、逆变器组成,其构成如图1所同,即使与小型变配电站相比,其重要程度和发生灾[2]示。太阳能电池板的作用是进行光电转换,控制害后的损失程度也不能相提并论,如果照搬照抄这器用于控制整个系统的工作,蓄电池用来储存电能,些规范条文,就不符合光伏发电系统建设的经济性逆变器进行直流/交流转换。要求。因此,为了更加合理地对太阳能光伏发电系光伏发电是一种新兴的发电系统,我国还没有统进行防雷设计,笔者建议先对光伏发电系统进行专门的光伏发电系统防雷设计规范。目前,国内大雷
5、击风险评估,再根据评估结果采取相应的雷电防都依据《建筑物防雷设计规范》及电力系统的有关规护措施。作者简介:梅勇成,男,1977年生,工程师,主要从事防雷管理、雷击风险评估等工作,Email:tom_mei2004@hotmail.com收稿日期:2008年6月24日;定稿日期:2008年11月26日764气象科技第37卷-6-6其中:RB=6.49×10,RC=3.25×10,RM=2独立光伏发电系统的雷击风险评估-6-61021.81×10,RV=49.45×10,RW=24.73×[3]-6-6本文依据IEC6230522标准并借鉴有关方10,RZ=28
6、7.15×10。[4]法对一套安装在上海某公园内供路灯照明的8CL=(RB+RV)(CB+CS+CC)+(RC+RM+RWkW独立光伏发电系统(图2,几何尺寸为:L=12+RZ)CS=724(元)5m,W=6m,H=3m)进行了雷击风险评估,文中省这里对CS、CB、CC分别取值约为:CS=5.0×10,CB55略了繁琐的计算过程,只列出计算结果。=2.0×10,CC=3.0×10。2.2评估结果分析(1)公众服务损失风险分析。IEC62305标准规定,雷击造成公众服务损失的最大风险可容许值RT-3-3=1×10,而在本项目中由于R2=1.33973×10>R
7、T,故必须采取雷电防护措施,以降低雷击损失风险,使其符合标准。从评估结果可知,风险R2的主要来源是RM和RZ(两者共占97.7%)。其中,直接雷击产生的风险-6RD=RB+RC=3.57×10,间接雷击产生的风险图2独立太阳能光伏发电系统实物图-3RI=RM+RV+RW+RZ≈1.33616×10。因此,为2.1评估的具体内容了取得更加合理有效的雷电防护措施,应根据评估鉴于该套光伏发电系统的使用性质,根据结果有针对性采取相应的防护措施。在采用[3]IEC6230523规定的3级防雷系统(即我国GB50057IEC6230522标准,利用式(1)对其第2类损失
8、(公众服务损失R2)和利用式(2)对第4类损失(经济
