4、光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷措施和設(shè)計(jì)要求
(1)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)或發(fā)電站建設(shè)地址的選擇，要盡量避免放置在容易遭受雷擊的位置和場(chǎng)合。
(2)盡量避免避雷針的投影落在太陽(yáng)電池方陣組件上。
(3)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況，可采用避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)等不同防護(hù)措施對(duì)直擊雷進(jìn)行防護(hù)，減小雷擊概率，并應(yīng)盡量采用多根均勻布置的引下線將雷擊電流引入地下。多根引下線的分流作用可降低引下線的引線壓降，減少側(cè)擊的危險(xiǎn)，并使引下線泄流產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度減小。
(4)為防止雷電感應(yīng)，要將整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的所有金屬物，包括電池組件外框、設(shè)備、機(jī)箱/機(jī)柜外殼、金屬線管等與聯(lián)合接地體等電位連接，并且做到各自獨(dú)立接地。光伏發(fā)電系統(tǒng)等電位連接。
(5)在系統(tǒng)回路上逐級(jí)加裝防雷器件，實(shí)行多級(jí)保護(hù)，使雷擊或開(kāi)關(guān)浪涌電流經(jīng)過(guò)多級(jí)防雷器件泄流。一般在光伏發(fā)電系統(tǒng)直流線路部分采用直流電源避雷器，在逆變后的交流線路部分使用交流電源避雷器。避雷器在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用。
(6)光伏發(fā)電系統(tǒng)的接地類型和要求主要包括以下幾個(gè)方面。
?、俜览捉拥?。包括避雷針(帶)、引下線、接地體等，要求接地電阻小于10歐姆，并最好考慮單獨(dú)設(shè)置接地體。
?、诎踩Ｗo(hù)接地、工作接地、屏蔽接地。包括光伏電池組件外框、支架，控制器、逆變器、配電柜外殼，蓄電池支架、金屬穿線管外皮及蓄電池、逆變器的中性點(diǎn)等，要求接地電阻小于等于4歐姆。
?、郛?dāng)安全保護(hù)接地、工作接地、屏蔽接地和防雷接地4種接地共用一組接地裝置時(shí)，其接地電阻按其中最小值確定；若防雷已單獨(dú)設(shè)置接地裝置時(shí)，其余3種接地宜共用一組接地裝置，其接地電阻不應(yīng)大于其中最小值。
?、軛l件許可時(shí)，防雷接地系統(tǒng)應(yīng)盡量單獨(dú)設(shè)置，不與其他接地系統(tǒng)共用，并保證防雷接地系統(tǒng)的接地體與公用接地體在地下的距離保持在3m以上。
5、接地系統(tǒng)的材料選用
(1)避雷針。
避雷針一般選用直徑12～16mm的圓鋼，如果采用避雷帶，則使用直徑8mm的圓鋼或厚度4mm的扁鋼。避雷針高出被保護(hù)物的高度應(yīng)大于等于避雷針到被保護(hù)物的水平距離，避雷針越高保護(hù)范圍越大。
(2)接地體。
接地體宜采用熱鍍鋅鋼材，其規(guī)格一般為：直徑50mm的鋼管，壁厚不小于3.5mm；50mm×50mm×5mm角鋼或40mmx4mm的扁鋼，長(zhǎng)度一般為1.5～2.5m。接地體的埋設(shè)深度為上端離地面0.7m以上，因連接焊接過(guò)的部位要重新做防腐防銹處理。
為提高接地效果，也可以使用專用非金屬石墨接地體模塊，這種模塊是一種以非金屬材料為主的接地體，它由導(dǎo)電性、穩(wěn)定性較好的非金屬礦物和電解物質(zhì)組成，這種接地體克服了金屬接地體在酸性和堿性土壤里親和力差且易發(fā)生金屬體表面銹蝕而使接地電阻變化，當(dāng)土壤中有機(jī)物質(zhì)過(guò)多時(shí)，容易形成金屬體表面被油墨包裹的現(xiàn)象，導(dǎo)致導(dǎo)電性和泄流能力減弱的情況。這種接地體增大了本身的散流面積，減少了接地體與土壤之間的接觸電阻，具有強(qiáng)吸濕保濕能力，使其周圍附近的土壤電阻率降低，介電常數(shù)增大，層間接觸電阻減小，耐腐蝕性增強(qiáng)，因而能獲得較小的接地電阻和較長(zhǎng)的使用壽命。接地體模塊外形為方形，規(guī)格尺寸一般為500mm×400mm×60mm，引線電極采用90mm×40mm×4mm的鍍鋅扁鋼，重量為20kg左右。接地體可根據(jù)地質(zhì)土壤狀況和接地電阻需要埋入1～5塊。
(3)引下線。
引下線一般使用圓鋼或扁鋼，要優(yōu)先選用圓鋼，直徑不小于8mm；如用扁鋼，截面積應(yīng)不小于4mm2；要求較高的要使用截面積為35mm2的雙層絕緣多股銅線。
(4)專用降阻劑。
接地系統(tǒng)專用降阻劑屬于物理性長(zhǎng)效防腐環(huán)保降阻劑，是由高分子吸水材料、電子導(dǎo)電材料、碳基復(fù)合材料結(jié)合而成的樹(shù)脂類共生物，具有無(wú)毒、無(wú)異味、無(wú)腐蝕、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，符合國(guó)家優(yōu)質(zhì)土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求。其導(dǎo)電能力不受酸、堿、鹽、溫度等變化的影響，具有良好的吸濕、保濕、防凍能力，不會(huì)因地下水的存在而產(chǎn)生流失，對(duì)土壤電阻率有長(zhǎng)期改良作用。在接地系統(tǒng)中使用專用降阻劑可節(jié)約工程成本，降低土壤電阻率，使接地電阻穩(wěn)定，接地系統(tǒng)壽命長(zhǎng)久。
(5)接地模塊與降阻劑的用量計(jì)算。
根據(jù)地網(wǎng)土層的土壤電阻率，采用下列公式計(jì)算接地模塊用量，接地模塊水平埋置，單個(gè)模塊接地電阻R=0.068ρ/，并聯(lián)后的總接地電阻Rn=r/(nη)。
其中，ρ為土壤電阻率，單位是ω·m；以a、b為接地模塊的長(zhǎng)、寬，單位是m；r為單個(gè)模塊的接地電阻，單位是ω；rn為總接地電阻，單位是ω；n為接地模塊個(gè)數(shù)；η為模塊調(diào)整系數(shù)，一般取0.6～0.9。
降阻劑的用量根據(jù)土壤的不同，在接地體上的敷設(shè)厚度應(yīng)在5～15cm之間，接地體水平放置，按每0.5m約6kg的用量使用。
6、避雷器的選型
避雷器也叫電涌保護(hù)器(surgeprotectiondevice，spd)。光伏發(fā)電系統(tǒng)常用避雷器的外形。避雷器內(nèi)部主要由熱感斷路器和金屬氧化物壓敏電阻組成，另外還可以根據(jù)需要同火花放電間隙模塊配合使用。
下面是光伏發(fā)電系統(tǒng)常用避雷器主要技術(shù)參數(shù)的具體說(shuō)明。
(1)最大持續(xù)工作電壓(uc)：該電壓值表示可允許加在避雷器兩端的最大工頻交流電壓有效值。在這個(gè)電壓下，避雷器必須能夠正常工作，不可出現(xiàn)故障。同時(shí)，該電壓連續(xù)加載在避雷器上，不會(huì)改變避雷器的工作特性。
(2)額定電壓(un)：避雷器正常工作下的電壓。這個(gè)電壓可以用直流電壓表示，也可以用正弦交流電壓的有效值來(lái)表示。
(3)最大沖擊通流量(umax)：避雷器在不發(fā)生實(shí)質(zhì)性破壞的前提下，每線或單模塊對(duì)地通過(guò)規(guī)定次數(shù)、規(guī)定波形的最大限度的電流峰值數(shù)。最大沖擊通流量一般大于額定放電電流的2.5倍。
(4)額定放電電流(in)：也叫標(biāo)稱放電電流，是指避雷器所能承受的8/20μs雷電流波形的電流峰值。
(5)脈沖沖擊電流(iimp)：在模擬自然界直接雷擊的波形電流(標(biāo)準(zhǔn)的10/350μs雷電流模擬波形)下，避雷器能承受的雷電流的多次沖擊而不發(fā)生損壞的數(shù)值。
(6)殘壓(ures)：雷電放電電流通過(guò)避雷器時(shí)，其端子間呈現(xiàn)出的電壓值。
(7)額定頻率(fn)：避雷器的正常工作頻率。
在避雷器的具體選型時(shí)，除了各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)要符合設(shè)計(jì)要求外，還要特別考慮下列幾個(gè)參數(shù)和功能的選擇。
(1)最大持續(xù)工作電壓(uc)的選擇。
氧化鋅壓敏電阻避雷器的最大持續(xù)工作電壓值(uc)是關(guān)系到避雷器運(yùn)行穩(wěn)定性的關(guān)鍵參數(shù)。在選擇避雷器的最大持續(xù)工作電壓值時(shí)，除了符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求外，還應(yīng)考慮到安裝電網(wǎng)可能出現(xiàn)的正常波動(dòng)及可能出現(xiàn)的最高持續(xù)故障電壓。例如，在三相交流電源系統(tǒng)中，相線對(duì)地線的最高持續(xù)故障電壓有可能達(dá)到額定交流工作電壓220v的1.5倍，即有可能達(dá)到330v。因此在電流不穩(wěn)定的地方，建議選擇電源避雷器的最大持續(xù)工作電壓值大于330v的模塊。
在直流電源系統(tǒng)中，最大持續(xù)工作電壓與正常工作電壓的比例，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取1.5～2。
(2)殘壓(ures)的選擇。
在確定選擇避雷器的殘壓時(shí)，單純考慮殘壓值越低越好并不全面，并且容易引起誤導(dǎo)。首先不同產(chǎn)品標(biāo)注的殘壓數(shù)值，必須注明測(cè)試電流的大小和波形，才能有一個(gè)共同比較的基礎(chǔ)。一般都是以20ka(8/20μs)的測(cè)試電流條件下記錄的殘壓值作為避雷器的標(biāo)注值，并進(jìn)行比較。其次對(duì)于壓敏電阻避雷器選用殘壓越低時(shí)，將意味著最大持續(xù)工作電壓也越低。因此，過(guò)分強(qiáng)調(diào)低殘壓，需要付出降低最大持續(xù)工作電壓的代價(jià)，其后果是在電壓不穩(wěn)定地區(qū)，避雷器容易因長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)過(guò)電壓而頻繁損壞。
在壓敏電阻型避雷器中，選擇最合適的最大持續(xù)工作電壓值和最合適的殘壓值，就如同天平的兩側(cè)，不可傾向任何一邊。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，殘壓在2kv以下(20ka、8/20μs)，就能對(duì)用戶設(shè)備提供足夠的保護(hù)。
(3)報(bào)警功能的選擇。
為了監(jiān)測(cè)避雷器的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)避雷器出現(xiàn)損壞時(shí)，能夠通知用戶及時(shí)更換損壞的避雷器模塊。避雷器一般都附帶各種方式的損壞指示和報(bào)警功能，以適應(yīng)不同環(huán)境的不同要求。
?、俅翱谏珘K指示功能：該功能適合有人值守且天天巡查的場(chǎng)所。所謂窗口色塊指示功能就是在每組避雷器上都有一個(gè)指示窗口，避雷器正常時(shí)，該窗口是綠色；當(dāng)避雷器損壞時(shí)，該窗口變?yōu)榧t色，提示用戶及時(shí)更換。
?、诼暪庑盘?hào)報(bào)警功能：該功能適合在有人值守的環(huán)境中使用。聲光信號(hào)報(bào)警裝置是用來(lái)檢查避雷模塊工作狀況，并通過(guò)聲光信號(hào)顯示狀態(tài)的。裝有聲光報(bào)警裝置的避雷器始終處于自檢測(cè)狀態(tài)，避雷器模塊一旦損壞，控制模塊立刻發(fā)出一個(gè)高音高頻報(bào)警聲，監(jiān)控模塊上的狀態(tài)顯示燈由綠色變?yōu)殚W爍的紅色。當(dāng)將損壞的模塊更換后，狀態(tài)顯示燈顯示為綠色，表示避雷器模塊正常工作，同時(shí)報(bào)警聲音關(guān)閉。
?、圻b信報(bào)警功能：遙信報(bào)警裝置主要用于對(duì)安裝在無(wú)人值守或難以檢查位置的避雷器進(jìn)行集中監(jiān)控。帶遙信功能的避雷器都裝有一個(gè)監(jiān)控模塊，持續(xù)不斷檢查所有被連接的避雷器模塊的工作狀況，如果某個(gè)避雷器模塊出現(xiàn)故障，機(jī)械裝置將向監(jiān)控模塊發(fā)出指令，使監(jiān)控模塊內(nèi)的常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)分別轉(zhuǎn)換為常閉和常開(kāi)，并將此故障開(kāi)關(guān)信息發(fā)送到遠(yuǎn)程有相應(yīng)的顯示或聲音裝置上，觸發(fā)這些裝置工作。
?、苓b信及電壓監(jiān)控報(bào)警功能：遙信及電壓監(jiān)控報(bào)警裝置除了具有上述功能外，還能在避雷器運(yùn)行中對(duì)加在避雷器上的電壓進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)系統(tǒng)有任意的電源電壓下降或避雷器后備保護(hù)斷路器(或熔斷器)動(dòng)作以及避雷器模塊損壞時(shí)，遠(yuǎn)距離信號(hào)系統(tǒng)均會(huì)立即記錄并報(bào)告。該裝置主要用于三相電源供電系統(tǒng)。
