光伏并网发电系统雷电防护技术探讨

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1、光伏并网发电系统雷电防护技术探讨（武汉天宏防雷检测中心发展有限公司湖北武汉430074）摘要：光伏并网发电系统是国家电网的有力补充，在可持续发展战略下，其优势十分显著，但雷电会对其造成极大的伤害，形成重大损失。所以针对光伏并网发电系统的雷电防护十分关键，木文从光伏并网发电系统出发，分析了雷电对其的危害，并总结了雷电防护措施，以供参考。关键词：光伏并网发电系统；雷电；危害；防护光伏并网发电，也就是太阳能光伏发电，现阶段已经步入并网发电阶段。雷电在自然界当中是一种十分复杂的放电现象，在自然界当中十分常见，破坏性极强。由于其特性如此，一旦防控措施不恰

2、当，就会对电力设施、人员等造成严重的威胁，造成极大的损失。合理有效的防雷措施是保证光伏发电系统正常运行的重要组成部分，木文以光伏并网发电系统为研究对象，进行雷电防护的探讨。一、光伏并网发电系统所谓光伏并网发电系统就是利用太阳能组件产生的直流电，通过并网逆变器的转换，使直流电变成交流电接入电网。光伏并网发电系统一般有两种，一种是国家级电站，是大型集中式并网电站，其特点是先向电M送电，然后由电网向用户供电。另一种是小型分散式并网发电系统，其中光伏建筑一体化发电系统是比较主流的一种系统。其原理如图1。图1光伏发电原理太阳能电池发电系统是基于光生伏特效

3、应制成的，太阳能电池组件将太阳辐射直接转换成电能，经过逆变器转换成50Hz,230V或400V的三相或230V单相交流电，并利用标准的电网接口，接入电网向用户供电，这种方式相当于一个小型的发电站，它不需要蓄电池。另一种方式如光伏建筑一体化发电系统是一个独立式的发电系统，也就是在自己的闭路系统中形成电路，它首先会将太阳能直接转化成电能供给负载，然后多余的能量经充电控制器以化学能的形式存在蓄电池当中。光伏并网发电系统有两个关键的部分，其一是光伏组件，如图2。图2光伏组件图2所示为一块太阳能电池板，由于一个太阳能电池产生的电压大约为0.5V,显然在实

4、际使用当中这点电压是不够的。所以为满足实际使用需要，就需要多个太阳能电池组成组件，由导线连接成一个整体。这个部分是光伏并网发电系统的核心。其二是光伏逆变器，它是光伏并网发电系统当中另一个关键部件，由于太阳能组件提供的是直流电，要连接电网，需要的是交流电，所以逆变器不可或缺。二、雷电对光伏系统的危害分析雷电对光伏发电系统产生危害的主要方式直击雷、感应雷及雷击电磁脉冲。光伏并网发电的光伏组件一般放置于太阳能充足的地方，这种地方通常在室外屋顶或地势较高处，如果雷电防护措施不当极易引发直击雷，这会造成严重的雷击事故。首先是雷电的强电压会使光伏组件的半导

5、体硅材料产生动作，使发电板PN结晶体场出现破坏，影响光电转换，降低使用效率。艽次，雷击的超高温可能引发钢化玻璃的自爆，击穿太阳能背板，造成设备损毁。光伏并网发电系统对电磁环境有着很高的要求，雷击电磁脉冲影响系统的安全可靠运行，特别是电子系统其耐压水平极低，雷击电磁脉冲是导致苏不能正常工作，其至损坏的主要原因之一。光伏系统与电网连接，雷电极易由电网线路侵入到整套光伏并网发电系统，造成设备损坏。三、光伏系统的雷电防护措施首先是直击雷防护，直击雷防护技术B前来说是最为成熟的，只要设计规范，安装合理，采用接闪器、引下线、接地网就可比较有效防御直击雷。在

6、设计吋参考GB50057-2010及其它相关技术规范规定，结合系统所在地的雷电活动规律、地质、土壤、气候以及环境因素。B前，各种配备奋声称能改善避雷针性能装置的主动避雷针出现在市场，其中，预放电（ESE）型避雷针装有引导电晕效应或产生火花的装置。但是到0前为止没冇证据表明这些避雷针比同等几何尺寸的传统避雷针具有更高效率，这些新型接闪器不被国际相关组织认可，且其价高，传统接闪装置及直击雷防护措施依然是经济有效的方法。其次，感应雷及雷击电磁脉冲防护，感应雷及雷击电磁脉冲是造成电气、电子设备损坏的主要原因，奋80%是由其造成的，苏防护措施主要是安装防

7、电涌保护器（即SPD）。一般要在每个太阳能电池串列的出线端及逆变器交流输出端分别安装适宜SPD，这可以有效将电网侵入的雷电流泄入大地并将过电压限制在设备承受的范围内。降低过电压对其他太阳能电池串列的影响。0前有光伏专用的SPD,如SPD320,可采用三模块组合方式。光伏阵列汇流箱安装SPD。配电单元和逆变单元安装与室内，这可奋效减少直击雷风险，但必须防感应雷和电磁脉冲，所以要在配电单元和逆变单元前安装SPD，如图3所示。等电位连接及屏蔽措施，即将光伏并网发电系统机房内的所冇金属物进行等电位连接并接地。所奋金属物设单独接地线接入接地网，机房外部设

8、环形的接地极，机房内的电气设备工作及保护接地均以等电位连接的方式接入环形接地极，同吋连接主接地网。室外信号线路采用屏蔽线缆并穿金属管埋地II金属管两端