太阳能光伏系统主要指利用太阳能电池的光伏效应将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统,由光伏方阵、光伏组件、光伏汇流箱、逆变器等组成,这些组件均裸露在外,容易遭受直击雷的危害。因此,对太阳能光伏发电系统采取雷击电磁脉冲防护措施变得十分重要。本文节选于中国气象局颁发的行业标准QX/T263-2015《太阳能光伏系统防雷技术规范》。
太阳能光伏系统应采取雷击电磁脉冲防护措施,综合运用防雷等电位连接、屏蔽、综合布线和安装电涌保护器,防止因闪电电涌侵入和闪电感应对光伏电气系统和电子系统造成损害。
所有布线环路包围的面积应尽可能的小。
每排(列 )光伏组件的金属固定构件之间均应电气连接,各连接部件的材料和最小截面应符合GB 50057一2010 中表 5.1.2 的要求。
金属固定构件应与防雷接地装置电气连接,包括与埋设在地下的基础钢材、不锈钢地脚螺栓、建筑物上钢筋混凝土内钢筋等电气连接。
太阳能光伏系统的导线宜采用金属铠装电缆或屏蔽电缆或穿金属管保护,金属铠层或金属管应与每排 (列)的金属固定构件就近等电位连接。
防雷接地、安全接地、电子系统工作接地、太阳能光伏系统接地及金属箱体电站接地应相互连接在一起,形成共用接地系统。
太阳能光伏系统的电子系统信号线宜采用密封的金属壳层、同轴外套、穿金属管或敷设在金属槽盒内进行线路屏蔽保护。线路屏蔽层应首尾电气贯通,并就近与光伏组件的金属构件、等电位连接板和防雷接地装置进行等电位连接。
光伏汇流箱的屏蔽应符合 GB/T 20047.1-2006 表5的要求
当太阳能光伏电站房间进行格栅形大空间屏蔽时,应符合 GB 50057一2010 中 6.3.2 的要求
用于光伏系统的电涌保护器,按试验类型可选用 I类试验、II类试验的产品,分别用 T1 和 T2表示。用于电子系统和信号网络的电涌保护器按试验类型可分为 A 类 (A1~A2)B类 (B1~B3)C类 (C1~C3)和 D类 (D1~D2)
安装于地面的太阳能光伏系统规模按光伏系统总装机容量划分 ,其中大于或等于 30 MW 为大型 , 小于 30 MW 且大于或等于 1 MW 为中型 , 小于 1MW 为小型。安装于地面的太阳能光伏系统应选用Ⅱ类试验的电涌保护器,即 T2 电涌保护器。
电涌保护器可安装在正极与等电位连接带、负极与等电位连接带、正极与负极之间。安装于地面的太阳能光伏系统每一保护模式的标称放电电流值 In.不应小于表 1 中的要求 。
光伏建筑一体化太阳能光伏系统的防雷分类按系统所在建筑物的防雷类别划分。光伏建筑一体化的太阳能光伏系统宜选用Ⅰ类试验的电涌保护器,即 T1 电涌保护器。电涌保护器可安装在正极与等电位连接带、负极与等电位连接带、正极与负极之间。光伏建筑一体化的太阳能光伏系统每一保护模式的冲击电流值 Iimp不应小于表 2中的要求。
电涌保护器的电压保护水平 Up不应大于表 3 的要求。
电涌保护器的有效电压保护水平Up/f应小于设备耐冲击电压额定值的 0.8 倍。
电涌保护器的最大持续运行电压 Ucpv。不应小于太阳能光伏系统设备在标准测试条件下的开路电压 Uoc stc的 1.2倍。
电涌保护器两端连接的材料和最小截面应符合表 4 的要求。
太阳能光伏系统电涌保护器应安装在光伏汇流箱和/或机柜 (机房)内。
当安装在光伏汇流箱内的第一级电涌保护器与直流配电柜(盘 )之间的线路长度大于 10 m 时宜在机房或机柜内的直流配电盘上安装第二级电涌保护器。第二级电涌保护器可选用 T2电涌保护器 ,In不应小于 5 kA, Up/f应小于 0.8Uw, Ucpv应不小于 1.2Uoc stc。
当光伏汇流箱中过电流保护装置需要防雷时,应在过电流保护装置前端安装电涌保护器。电涌保护器应选用 T2 电涌保护器,In不应小于 10 kA, Up/f应小于 0.8Uw, Ucpv应不小于 1.2Uoc stc。
电涌保护器可按电流支路的形式(如 I,U,Y,L,△等)安装。
D.1限压型电涌保护器、电压开关型电涌保护器的有效电压保护水平计算方法如下 :
对限压型电涌保护器:
Up/f=Up+ △U
对电压开关型电涌保护器,应取下列公式中的较大值 :
Up/f=Up 或Up/f= △ U
式中:
Up/f ——电涌保护器的有效电压保护水平 ,单位为千伏(kV);
Up ——电涌保护器的电压保护水平,单位为千伏 (kV);
△U——电涌保护器两端引线的感应电压降 ,即L× di/dt,户外线路进入建筑物处可按 1 kV/m计算 ,在其后的可按 △ U = 0.2Up计算 ,仅是感应电涌时可略去不计。
D.2 为取得较小的电涌保护器有效电压保护水平,一方面可选有较小电压保护水平值的电涌保护器并应采用合理的接线,同时应缩短连接电涌保护器的导体长度。
E.1 当汇流箱处的电涌保护器和逆变器之间的距离 E大于 10 m 时,应安装两级电涌保护器来保护光伏组件和逆变器,如图 E.1。