光伏太陽能綜合防雷系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用

張湉 張召亮 唐曬利

摘? ?要：隨著社會不斷完善發(fā)展，新能源的開發(fā)與利用已然成為社會各界人士關(guān)注的重點。我國有豐富的太陽能資源，太陽能是一種清潔可再生性能源，對于社會發(fā)展與利用具有十分重要的意義。但是當(dāng)前我國針對光伏電發(fā)電有關(guān)設(shè)計并不十分成熟，光伏太陽能發(fā)電綜合防雷系統(tǒng)應(yīng)該在實踐中才能不斷提升。故此，本文主要以會理縣鏡城為寫作背景，此地區(qū)太陽輻射照射量高達5841.38MJ/m2，是我國三級太陽能資源地區(qū)，將對光伏太陽能綜合防雷系統(tǒng)展開研究，以期結(jié)合當(dāng)前光伏太陽能綜合防雷系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用，確保光伏太陽能設(shè)施有序運作。

關(guān)鍵詞：光伏太陽能? 綜合防雷系統(tǒng)? 設(shè)計應(yīng)用

中圖分類號：TM862? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）11（c）-0055-02

太陽能是清潔可再生性能源，因此在現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有廣闊的前景。在發(fā)電中應(yīng)用光伏太陽能，是我國目前一項重大措施，可以為電力研發(fā)與利用帶來源源不斷的動力支撐。在應(yīng)用光伏太陽能發(fā)電產(chǎn)品中，受安裝部位與作業(yè)環(huán)境的特殊性影響，增加了光伏太陽能有關(guān)設(shè)備被雷擊中的發(fā)生率。在光伏太陽能設(shè)計過程中一般與綜合防雷系統(tǒng)相結(jié)合，以此確保光伏太陽能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可以穩(wěn)定發(fā)揮其作用。在應(yīng)用光伏太陽能設(shè)備過程中，設(shè)計綜合防雷系統(tǒng)可以有效確保光伏太陽能設(shè)備平穩(wěn)運作，使其發(fā)揮重要作用。由此可見，探究光伏太陽能綜合防雷系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1? 光伏發(fā)電裝置存在的防雷問題

光伏太陽能發(fā)電裝置主要由太陽能電池板、控制器以及逆變器等構(gòu)成。應(yīng)用光伏太陽能實施發(fā)電，由于我國研究起步較晚，應(yīng)用時間比較短，因此針對發(fā)電過程中有關(guān)防雷設(shè)計規(guī)范還沒有較為明確的規(guī)定。通常情況下主要以《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》以及電力系統(tǒng)有關(guān)規(guī)定展開設(shè)計，這也導(dǎo)致與現(xiàn)實效果相比，設(shè)計與實際存在較大差異。太陽能電池陣列與設(shè)備機房的高度通常都不低于5m，如若根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》標準執(zhí)行，一般情況下是不用將防直擊雷考慮在內(nèi)。光伏發(fā)電裝置種類與一般發(fā)電站并不一致，其中太陽能電池方陣占地面積比較大，如若受到雷擊影響，容易引發(fā)火災(zāi)事故，進而造成十分嚴重的損失。為此，需要對地理因素、地質(zhì)因素、土壤因素、氣象因素以及環(huán)境因素等展開全面考慮，并結(jié)合雷電活動的基本規(guī)律與防護目的特征等狀況，對光伏太陽能發(fā)電站面臨雷擊的風(fēng)險問題展開客觀評估，根據(jù)評估數(shù)據(jù)建立制定更具有針對性的有關(guān)舉措。

2? 光伏太陽能綜合防雷系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用

一般情況下，光伏太陽能發(fā)電裝置容易受到雷擊的主要位置以太陽能電池板、升壓站房為主。為此，利用對此光伏發(fā)電站的基本資料展開有效研究，針對以下幾點展開防雷系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用。

2.1 外部太陽能電池陣列的設(shè)計應(yīng)用

2.1.1 太陽能電池陣列防直擊雷的設(shè)計應(yīng)用

光伏太陽能發(fā)電裝置主要以外部太陽能電池板為主，而外部太陽能電池板通常分布于高原地區(qū)，或者裝置在山脈斜坡面之上，又或者裝置于建筑物屋面之上，在防雷區(qū)域之內(nèi)。如若太陽能電池板裝置沒有在防雷區(qū)域內(nèi)，那么需要充分考慮有關(guān)防雷擊的應(yīng)對措施。根據(jù)有關(guān)規(guī)定要求，針對太陽能電池板，可以選用60m滾球半徑以此起到防直雷擊的作用效果。另外，太陽能電池板金屬支架應(yīng)該連接接閃針等電位，與此同時，還要確保與屋面防雷設(shè)備有效銜接?？梢岳媒M件金屬邊框作為接閃器設(shè)備，以此保護整體組件表面，將光伏電池方陣金屬支架與邊框通過焊接的方式，確保其緊密堅固，以支架為接地極或者與屋面防雷裝置生電位電氣進行接地連接。值得注意的是，光伏發(fā)電裝置直流側(cè)線路正負極都不能與地相接，除此之外，直流檢測配電箱中要合理裝置一級浪涌保護器設(shè)備，從而起到避免受雷擊影響導(dǎo)致線路過電壓問題發(fā)生。

2.1.2 逆變箱的設(shè)計應(yīng)用

對于逆變箱設(shè)計防雷保護過程中，應(yīng)該將逆變器輸入端連接蓄電池，并且確保輸出端連接交流配電柜的輸入端。以雷電感應(yīng)分配規(guī)律為原則，應(yīng)該對逆變箱的輸出端展開保護，而這個保護是針對橫向與縱向而言的?？偠灾?，在相線與地之間、零線與地之間、相線與零線之間都要裝置過電壓保護器設(shè)備。

2.1.3 防雷電電池脈沖的設(shè)計措施

（1）重視均壓與等電位的連接。

不相同的金屬存在一定的電位差與故障電壓，因此為了縮短這種差異，太陽能電池板周圍的金屬框架以及鋁合金框架、蓄電池與線纜的金屬屏蔽層都應(yīng)該做好等電位的連接工作。根據(jù)有關(guān)規(guī)定要求，等電位連接主要包括兩種結(jié)構(gòu)，其一S型星形結(jié)構(gòu)，其二，M型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。通常情況下，針對規(guī)模比較小的光伏發(fā)電裝置而言，S型星形結(jié)構(gòu)更加適用，對于高原山地面積規(guī)模較大的太陽能電池方陣，一般接合方陣支架與方陣間分布情況，應(yīng)用M型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為宜。

（2）線纜的屏蔽設(shè)計。

太陽能電池板入戶線路通常會受到電磁的影響，為了有效規(guī)避此種問題現(xiàn)象，需要對入戶線路展開科學(xué)敷設(shè)，另外要重視線路屏蔽環(huán)節(jié)。在線纜選擇時，應(yīng)該選擇具有金屬屏蔽層的電纜，另外還要穿金屬管展開敷設(shè)作業(yè)。在防雷區(qū)中，線纜的金屬屏蔽層以及金屬管需要確保與等電位電氣有效連接。

（3）維護過電流與電壓。

雷擊電磁脈沖會產(chǎn)生過電壓與過電流，而過電壓與過電流會通過入戶線路直接進入至室內(nèi)，進而容易對光伏太陽能發(fā)電設(shè)備造成損害影響，為此針對光伏發(fā)電裝置的線纜應(yīng)該配置多級防浪涌保護設(shè)備，以此起到防止雷電感應(yīng)的作用。在太陽能電池板輸出控制器線路之上，也就是在入戶位置裝置電源浪涌保護器設(shè)備，此浪涌保護器設(shè)備內(nèi)部主要以差模濾波器設(shè)備為主，其目的就位為了抑制線路上傳導(dǎo)電磁的干擾影響。由于逆變器、控制器價格較高，為了有效地對這些裝置進行保護，節(jié)約成本，需要將二級電源浪涌保護器裝置安置在控制器與逆變器當(dāng)中，以此避免其受到雷擊影響。

2.2 升壓站房的設(shè)計應(yīng)用

2.2.1 機房防雷的設(shè)計應(yīng)用

針對光伏太陽能發(fā)展站控制機房而言，不僅要起到防止直擊雷擊的作用，還要有效避免雷電電磁脈沖問題。為此，設(shè)備裝置與控制機房的防雷與接地應(yīng)該滿足相應(yīng)的要求標準。針對控制機房雷電電磁脈沖破壞性較大，為此應(yīng)該提高警惕。機房所有設(shè)備都應(yīng)該接地，并且在逆變器之中要加裝浪涌保護器裝置，有效的防止雷電感應(yīng)電流的擴散，確保電流可以順利通過接地傳入至地下;機房的進線與出現(xiàn)位置都應(yīng)該加裝防雷隔離箱設(shè)施，其中也要裝置上浪涌保護器設(shè)備，有效規(guī)避感應(yīng)雷的出現(xiàn)。

2.2.2 升壓站房的防雷設(shè)計

110kA的升壓站需要設(shè)置獨立接閃針，除此之外，在建筑物的女兒墻之上要加裝接閃帶;在升壓站110kA的兩邊應(yīng)該裝置氧化鋅避雷裝置，從而起到減少雷電侵入波過電壓;升壓站應(yīng)該根據(jù)復(fù)合接地網(wǎng)展開科學(xué)設(shè)計，水平接地體應(yīng)該設(shè)計成網(wǎng)格狀。整體工作站接地、保護接地與接閃針都可以使用相同的接地網(wǎng)，將接地電阻控制在不超于1Ω。

3? 結(jié)語

綜上所述，光伏太陽能發(fā)電是可再生可持續(xù)能源開發(fā)應(yīng)用的資源，對于促進社會發(fā)展發(fā)揮著不可忽視的促進性作用，但是為了確保社會正常運作，保護工作人員的生命安全，應(yīng)該對光伏太陽能發(fā)電系統(tǒng)展開必要的防雷設(shè)計，以此提高光伏太陽能電站的防雷安全性與有效性，促進我國光伏太陽能電站的長足發(fā)展。

參考文獻

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