鉅大LARGE | 點擊量：433次 | 2022年11月21日
太陽電池陣列雷電防護介紹
1.直擊雷防護
在光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池陣列中，太陽電池組件四周的鋁合金框架與支架導(dǎo)通連接，所有支架均采用等電位連接接地，來防護直擊雷。在直擊雷發(fā)生之時，其感應(yīng)電荷主要集中在太陽能電池組件的鋁框架上。
防直擊雷原理如圖1所示，其中：RAI為太陽能電池方陣鋁框架電阻，RAI=0；RC為太陽能電池方陣電阻，RC≥100MΩ；Rg為接地電阻，Rg≤10Ω。
由于太陽能電池組件是由抽真空的鋼化玻璃夾層組成，其本身就是絕緣體，RC＞＞RAI。所以當(dāng)雷擊發(fā)生時，強大的電磁場在太陽能電池組件平面內(nèi)會出現(xiàn)磁通量的急劇變化，該平面內(nèi)的導(dǎo)體上會產(chǎn)生過電壓和過電流，該過電壓和過電流只會產(chǎn)生于鋁合金框架閉合回路上，并通過RAI和Rg進入大地。
2.靜電感應(yīng)過電壓防護
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
如果直擊雷或云間雷發(fā)生在太陽能電池組件的附近，則會在電池板上產(chǎn)生靜電感應(yīng)雷電過電壓。由于電池板的正負導(dǎo)線相距很近，則在兩導(dǎo)線上同時形成對地靜電感應(yīng)過電壓UC。
UC=Ue-t/RC
式中：U=Q／C；Q為導(dǎo)線上感應(yīng)積累的電荷量，C；U為發(fā)生閃電時，導(dǎo)線對大地間的電壓，V；R為導(dǎo)線對大地散流電阻，Ω；C為導(dǎo)線對雷云間的電容，F(xiàn)；t為閃擊發(fā)生后延續(xù)時間，s。
可見，電池板內(nèi)部正負導(dǎo)線回路中沒有靜電過電壓產(chǎn)生，即靜電感應(yīng)雷擊對電池板內(nèi)部回路沒有損壞。當(dāng)電池板附近發(fā)生直擊雷和云間雷擊時，強大的電磁場在電池板平面內(nèi)會出現(xiàn)磁通量的急劇變化，該平面內(nèi)的導(dǎo)體上會產(chǎn)生過電壓和過電流。顯然該過電壓和過電流只會產(chǎn)生于鋁合金框架閉合回路上，并通過支架進入大地。因此，電磁感應(yīng)過電壓不會對太陽能電池組件產(chǎn)生沖擊損壞。另外，太陽能電池方陣的高度遠低于低壓架空輸出線電桿高度，故而電桿接地可以作為電池方陣的防雷防護措施之一。
浪涌保護，通過在帶電電纜上安裝浪涌保護器實現(xiàn)，減少電涌和雷電過電壓對設(shè)備造成損壞。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的雷電浪涌入侵途徑，除了太陽能電池方陣外，還有配電線路、接地線等，所以太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)需要采取以下防護措施：
1）在逆變器的每路直流輸入端裝設(shè)浪涌保護裝置。
2）在并網(wǎng)接入控制柜中安裝浪涌保護器，以防護沿連接電纜侵入的雷電波。為防止浪涌保護器失效時引起電路短路，必須在浪涌保護器前端串聯(lián)一個斷路器或熔斷器,過電流保護器的額定電流不能大于浪涌保護器產(chǎn)品說明書推薦的過電流保護器的最大額定值。
當(dāng)太陽能電池方陣架設(shè)在接閃器保護范圍內(nèi)時，太陽能電池方陣置于LPZ0B區(qū)內(nèi)，配電設(shè)備和逆變器必須置于LPZ1區(qū)內(nèi)，為此應(yīng)在逆變器的直流輸入端配置直流電源浪涌保護器，如圖2所示，直流電源浪涌保護器可選用專門用于直流配電系統(tǒng)的浪涌保護器，也可選用交流配電系統(tǒng)的浪涌保護器，并按換算公式Udc=1.414Uac計算。
作為第一級浪涌保護應(yīng)該選擇開關(guān)型浪涌保護器以泄放大的雷電流，直流浪涌保護器的主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足如下要求：
1）額定放電沖擊電流Iimp≥5kA（10/350μs）；
2）最大持續(xù)運行電壓UC≥1.15Udc（Uc為太陽電池方陣開路電壓）；
3）電壓保護水平UP≤0.8UW（UW為逆變器耐沖擊過電壓額定值，一般情況下UW=4000V）
為保護用電設(shè)備，在逆變器與并網(wǎng)點之間必須加裝第二級電源防雷器，可選限壓型浪涌保護器，具體型號應(yīng)根據(jù)工作電壓和現(xiàn)場情況確定。綜合采用以上措施可以逐級將雷電流降低，最終控制在設(shè)備能承受的電壓范圍之內(nèi)。大量實踐證明這些措施是非常有效的。
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