避雷装置在光伏并网发电系统中的应用

本文由俸天承运贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第卷第期年月武汉科技学院学报避雷装孟在光伏并网发电系统中的应用罗维平吴雨川武汉科技学院湖北武汉,,,向阳摘要,通过分析系统工作原理与雷电危害提出了对户外的太阳电池阵列采用避雷针防直击雷以及对户,,、。内的控制器和逆变器采用避雷器与避雷带防雷电感应和雷电波侵入的避雷方法采取了多级综合雷电防护措施使太阳能光伏并网发电系统达到有效和安全运行的目的避雷装置在太阳能光伏并网发电系统中的应用具有广阔的市场应用前景和重要的科学研究意义。关挂词避雷装置一太阳能光伏并网发电系统文献标识码中圈分类号文幸摘号一一加一引言雷电是自然界中一种复杂的放电现象巨大的破坏性。系统工作原理并网型太阳能光伏电站是利用太阳电池板将太阳能转换成直流电能再通过逆变器将直流电逆,,它具有、变成。赫兹、伏的三相或。的单相交流其破坏作用表现在、。强大的电流电工作原理如图所示炽热的高温万伏电压,、猛烈的冲击波、剧变的电磁场以及强接线箱箱、旧做勿珊烈的电磁辐射等物理效应它有时甚至可产生数千造成人畜伤亡,、火灾机械性破坏。、电测邸毛防雷众气损害等事故击、给人类社会带来巨大的危害、防直妙珊珊佃玉酉的洲防闪络防建弧。防停电的防雷,“四道防线”,柜究其目的就是要减少雷击概率从而最大限度地减碗仗印印兜乎、高压口……闸及防雷小雷击的危害从为了确保系统可靠和安全地工作。,以刃匆脚户详创盯仿伪代喇必须解决系统的防雷避雷问题世纪开始。光伏并网电站开始建设,太阳逆变器的输出端通过配电柜与变电所内的变压器低压端并联池储能设备,,能光伏发电由带蓄电池独立式应用转向不带蓄电池的并网发电人员伤亡‘。对负载供电并将多余的电能通。,雷电对太阳能光伏并网发电系统将,过变压器送入电网本光伏发电站控制方案无蓄电,产生极大的破坏性,严重导致发电设备损坏,,甚至当阴雨天无太阳时,由电网供电给负为此在发展太阳能光伏并网发电时必须重视防雷避雷问题对太阳能光伏并网发电系统进行防雷、载。为了最佳采光的需要地方,将光伏发电站的太阳能如果安装时不采取必要,避雷是十分必要的、。如何让太阳能光伏,电池板的采光部分安装到室外屋顶上阳光充足的这是必要的,。发电技术和新型避雷技术有机地结合在一起组成但是,实用、美观安全可靠的一体化避雷系统。,是当今的防雷措施入室内,室外的光伏发电设备将遭受雷击。巨函需研究和解决的重要课题大的雷电能量将通过其金属支架和输电导线等引造成更大危害因此,设计和安装光伏发。电站时就必须考虑防雷措施与避雷装置系统工作原理及,电危容为了达到防雷效果,太阳能电池的采光部分必。了收稿日期女副教授研究方向检测技术与自动化控制作者简介罗维若金项目此项目受湖北省教育厅资助项目号‘一,,,一一1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.武汉科。技学院学报,年须安装在有效的防雷范围内可通过计算确定,防雷中心与武汉市气象局统计资料介绍武汉是多雷暴活动区年平均雷暴日数为天最多年份达天万元。同时对传输线路也应该采取避雷措施尤其是在春夏季雷雨季节致设备被击穿毁坏、,。,,光伏电站很容易遭到雷击,导在自年至起,年武汉市发生有记录的雷死亡,,系统无法正常运行,。因此,击灾害事件。人,直接经济损失上千,、屋顶光伏电站的建设过程中系统的防雷设计将是影响光伏电站长期稳定、武汉市气象局局长谭建民说雷击造成建筑、安全、可靠运行的关键因物受损统停用计算机网络以及电力通信系统中断。,严素。重影响人民生命安全和经济建设发展,电危,有的造成系,引发火灾有的甚至造成人员伤亡。给自雷电的破坏性有种一是雷电直接击中在物,控系统和人民财产安全造成了巨大损失体上,使物体因雷电产生的高温而燃烧或使物体内二是由于雷电流变化梯度大,,的水份受热汽化膨胀而产生强大的机械力使物体遭到破坏的交变磁场温,产生强大使周围的金属构件产生感应电流而升,从而形成引发火灾的危险三是雷电击在架空线或架空金属管道上,雷电的高压电波沿架空导线。或管道侵入室内造成人身伤亡或设备破坏地雷电过电压分为种基本形式相应直击雷过电压电器设备泄入大地、直击雷,雷电直接击中,线路或建筑物。强大的雷电流通过物体,,在该物体上产生较高的电压降称为直雷电流通过被击物体时将产生有破,击雷过电压光伏并网电站防,设计规范太阳能光伏并网发电是一种新兴的发电系统国家尚没有一个独立的设计规范光伏电站的避雷系统设计目前国筑物防雷设计规范》一。,坏作用的热效应和力效应对附近物体的闪络放电击。相伴的还有电磁效应和,称为雷电反击或二次雷当雷云在架空线,何进行泛《建据感应过电压感应雷,路或其它物体,上方时由于雷云先导的作用,和《电子计算使架空线路上感应出先导通道和极性相反的电荷雷云放电时先导通道中的电荷迅速中和,。机房防雷设计规范》现象具有很强的不确定性,,一等电力系统有关避。架空线,,雷设计的规范来进行比照设计雷设计规范》根据建筑物类型雷电作为一种自然,路上的电荷被释放产生很高的过电压形成自由电荷流向线路两端因此、我国《建筑物防,高压线路可达几十万伏低压由于直击雷或感应雷而产。重要性灾害损失程。线路可达几万伏。度等诸多因素进行了建筑物防雷分类要求针对不同的级别采取不同的防雷措施雷电侵入波生的高电位雷电波,然而,对太阳能。沿架空线路或金属管道侵入光伏电站防雷类别的界定是一件比较困难的事情业类建筑,变、配电所,对用户造成危害以上。据统计,,供电系统如果将太阳能光伏电站厂区的类型界定为一般工就应当按照《建筑物防雷设计规范》执,中由于雷电波侵入而造成的雷害事故在整个雷害次左右的电起,事故中占据统计闪雷鸣。行。由于太阳电池阵列及电站机房高度通常不大于,,地球上每秒钟要出现以高度指标衡量。依照本规范可以不考虑直击,年、,上海、浙江起,,、福建发生电力雷击雷防护但太阳电池阵列占地面积较大,电池的组所以应当,事件分别为起起。、广东甚至高达,件边框及支架均为金属材料行设计整、。易受雷击,,直接经济损失达多万元湖北为起。直接经济根据当地的雷暴日数和占地面积电力系统的有关规范进行设计准确的结论。比照上述规范进比照损失为几十万元如图所示为湖北地区,年宁。如果将光伏电站作为一个发电系统,年年来每月平均落雷情况早从每年的月份开始最迟到,湖北省的雷雨最月份结束可见。,也很难得出一个完、因为。,本工程类型不能与电力行、一年中武汉地区每个月都有可能发生雷电据记日,业中的常规电站水电火电站几千伏至上百、,载,初雷日最早在月旧,终雷日最晚、月。千伏输变电系统等同即使与小型变配电站相比但总体来看雷电天气以月份最多据湖北省其重要程度和发生灾害后的损失程度也不能相提1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.第期罗维平等盆雷装皿在光伏并网发电系统中的应用,并论,如果照搬照抄这类规范条文。,那就不符合光伏电站的电气设备机房及附近的低压配电线路遭到直击雷的袭击护,。。、伏电站建设的经济性要求置与发电系统的有机结合目前,因此,必须考虑避雷装。避雷针能否对光伏发电站进行保,,研究出适合太阳能光伏,是否在避雷针的有效的保护范围内是很重要并网发电系统实际的先进的避雷监控系统能对它采取相应的预防性措施。的避雷针的保护范围按新颁国家标准而只采用滚。“人们尚不能对雷电加以有效利用,球法”来确定,。以减少由此带来的,同时还必须使太阳电池方阵可靠接地、将光各种灾害我国大部分的楼层建筑采用避雷带是,防雷措施一般。伏电站的支架通过金属围栏接地线的连接构成一,、避雷针和安装阀型避雷器等装置由于大面积的太阳电池板,、但个环形避雷网从而使光伏电站各个部位形成一,,将现行的防雷技术用于太阳能光伏并网发电系一方面,、个相等的电位阳电池方阵、即实现等电位连接、,样就会防止太。统,集热器等机房低压配电线路遭到二次雷击己占据了屋面特别是今后与建筑材料一体化的光电循环系统都可以成为雷电的,对光伏并网电站厂区直击雷防护进行计算保护半径计算公式为一一伏屋顶,,它们的水,载体所以从安全角度考虑人类受到侵害另一方面,要求有更高性能的避雷技术才不致于使太阳能光伏并网发电系统及丫、丫‘”气一气、一‘,式按传统的避雷技术要,,二,、』一使整个太阳能光伏并网发电系统都不受雷电侵袭必须严格按照技术标准安装避雷带、式中”避雷针群等装。一滚球半径—避雷针高度—被保护物高度置,且对间距和高度都有很高的要求。否则,难以对户外的光伏电站太阳电池阵列的防雷主要是防直击雷防雷设备主要采用避雷针通过计算可以合理地选择防雷设备,,,,保证安全由此可见,在发展太阳能光伏并网发电。系统时必须重视防雷设计规范问题达到对户外的光伏电站。太阳电池阵列进行有效防护的目的可见,要对户光伏并网电站的避,装一个完整的防雷设备由接闪器或避雷器、外的光伏电站太阳电池阵列进行有效防护引下,问题的,关键就是要正确计算太阳电池阵列年预计雷击次数,以及利用滚球法,计算出需要避雷的范围。然线和接地装置部分组成虑接闪功能合理布线、。防雷系统设计时一般考后选定避雷针的型号及其性能指标分流影响、均衡电位,、屏蔽作用和。确定各相关参数雷击次数,,计算出太阳电池阵列年预计包括加装过电压保护器。等项要素计算公式为二对光伏并网发电站工程防雷系统统和外部防雷系统部分站中的太阳电池组件、包括内部防雷系尤歹,一外部防雷主要指光伏电式中式低压配电线路和机房防止遭,到直击雷的侵袭计算,。防雷设备主要采用避雷针,。通过地区雷击大地的年平均密度一校正系数一次,光伏阵列所处,其中根据省合理地选择防雷设备、达到对户外的光伏电站太阳电池阵列进行有效防护的目的指室内电气设备电波的袭击避雷装置。。内部防雷是、习,、几—年平均雷暴日数,金属管道、电缆金属外皮免遭雷防雷设备主要采用避雷器与避雷带等,气象台站资料确定获相同雷击次数的等效面积—,与光伏阵列截凡详拚,动、、捆酒而面耐。一溯护、一式在光伏发电站的防雷设计中应将外部防雷和内部防雷结合起来虑到直击雷影响,、作为一个统一的整体、。充分考,其中分别为光伏阵列的长宽、高感应雷雷电侵入波对光伏发电站的一太阳能电池板背面的直流电压引出导线采用,从太阳电池方阵的输入端至最终用户、每一,导线的脉冲绝缘耐压。大于级都有针对性地采取合理避雷装置重要保障,。有效的防雷措施、,设立与供电系统设备之间达到绝缘配合,,太阳电在土壤该电杆。为光伏并网电站的安全稳定运行提供池板四周铝合金框架与支架导通连接所有支架均。,采用等电位连接接地接地电阻。毛措施对直击雷的防护外部防雷避雷针实际上是把雷电流引入地下防宜击高电阻地区也不应大于太阳能电池方阵的高,—而保护了光从,装设避雷针。度远低于架空输出线电杆高度接地可以作为电池方阵的避雷防护措施之一太阳1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.武汉科,技由于学院,学报阅年。电池板由两层钢化玻璃夹一组电池阵列组成,接地体上体相连接后,接地电阻应满足其中最小值的要求,同真空的钢化玻璃夹层本身就是绝缘体所以当雷击发生时,时要求每台设备的接地必须用单独接地线与接地不允许将几个应接地的设备互相串接。雷击电流经过太阳电池板的铝合金框架及,金属支架泄入大地从而使太阳能电池板得到保。再用一根接地线与接地干线或接地体相连接,护,避免直击雷冲击而损坏,,,此外,在直击雷或云光伏发电站一般无法利用自然接地体需要埋设人工接地体。。间雷发生时可能产生的静电感应过电压和磁感应人工接地体分为垂直接地体水平接地。、过电压根据计算分析也不会对电池板内部回路。体及复合接地体接地体为角钢,、圆钢钢管和扁。、以及电池板本身产生冲击损坏钢等光伏发电站采用复合接地体为好接地极的。防电公