太阳能光伏发电系统设备雷电及过电压防护

◆背景描述

当前，全球能源紧缺人们越来越多的开始利用新型、绿色、环保的能源作为传统能源的补充和替代品，太阳能就是其中的一种。

太阳能光伏发电系统作为一种新兴的发电系统在能源发电领域中医备受瞩目和广泛应用，由于太阳能光伏发电系统本身安装位置和环境的特殊性，其设备遭受雷电电磁脉冲损坏的隐患也越来越突出。

因此，根据实际情况对太阳能光伏发电系统实施防雷装置有助于提高整个发电设备系统安全、高效地运行。

◆挑战与需求

1、太阳能光伏发电系统雷电电磁脉冲干扰的入侵途径主要为：

1）直击雷：太阳能电池板大多都是安装至室外屋顶或是空旷的地方，所以雷电很可能直接击中太阳能电池板，造成设备的损坏从而无法发电。

2）传导雷：远处的雷电闪击由于电磁脉冲在空间传播的缘故，会在太阳能电池板与控制器或者是逆变器、控制器到直流负载、逆变器到电源分配电负载以及配电负载到交流负载的供电线路上产生浪涌过电压，损坏电气设备。

3）地电位反击：在有外部防雷保护的太阳能供电系统中，由于外部防雷装置将雷电引入大地从而导致地网上产生高电压，高电压通过设备的接地线进入设备从而损坏控制器、逆变器或者是交直流负载等设备。

2、太阳能光伏发电系统雷电电磁脉冲防护思想：

1）直击雷防护措施：太阳能光伏发电设备外部防雷系统的作用是提供直击雷电流泄放通道，使雷电不会直接击中太阳能电池板。外部防雷装置包括三部分：接闪器、引下线、接地装置。

2）传导雷防护措施：在太阳能电池板与设备之间的供电线路加装相对应的防雷器（SPD）有效地防护雷电电磁脉冲对电池板和设备的干扰和侵害。

3）地电位反击措施：把直击雷防护装置的引下线以及防雷器的接地线都必须良好的接地以达到快速泄流的作用并且引下线装置都需连接到公共接地网。

◆方案与解决

1、太阳能光伏发电系统结构组成：

1）太阳电池板; 2）控制器; 3）逆变器; 4）蓄电池

2、太阳能光伏发电系统雷电防护内容：

1）直击雷装置; 2）雷电电磁脉冲防护装置; 3）泄流装置

3、太阳能光伏发电系统雷电及过电压防护措施技术依据：

1）直击雷装置：依据建筑物防雷标准GB50057-2010《附录D：滚球法确定接闪器的保护范围》第D.0.2条技术参数确定接闪器高度的计算公式，作为有效保护半径技术措施。直击雷防护装置材料需符合GB11032-89防雷器材指标要求。

2）雷电电磁脉冲防护装置：依据GB50057-2010建筑物防雷设计规范和GB50343-2012建筑物电子信息系统的防雷设计规范（第5.4.条规定）的要求，电源防护措施在各级电源负荷装置处安装相应的SPD作等级防止线路中感应雷的雷电波/流侵害电器装置和损害设备及人员的操作安全。

3）泄流装置：依据防雷规范GB50057-2010/GB50343-2012要求设计接地装置的阻抗值，接地装置安装实施流程参照接地装置示意图D501-1～4建筑物防雷设施安装规范。    

4、无外部防雷装置建筑物雷电电磁脉冲防护拓扑图（光伏——设备之间≤10m）

5、无外部防雷装置建筑物雷电电磁脉冲防护拓扑图（光伏——设备之间＞10m）

6、有外部防雷装置建筑物雷电电磁脉冲防护拓扑图（光伏——设备之间≤10m）

7、有外部防雷装置建筑物雷电电磁脉冲防护拓扑图（光伏——设备之间＞10m）

◆方案实施 （产品选型）

1、直击雷防护装置

1）普通接闪器; 2）优化接闪器; 3）提前放电接闪器;

2、无外部防雷装置雷电电磁脉冲防护装置（SPD）

3、有外部防雷装置雷电电磁脉冲防护装置（SPD）

4、泄流（接地）装置

1）铜包钢接地极; 2）离子接地极; 3）石墨接地模块; 4）等电位连接器。