光伏電站直流側(cè)防雷系統(tǒng)技術(shù)分析

張威

摘要：雷擊可能影響光伏發(fā)電機(jī)及其暴露的安裝地點(diǎn)以及逆變器的敏感電子設(shè)備。因此，有必要通過雷擊來估計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，并將這些結(jié)果考慮在內(nèi)。IEC（EN）62305-2規(guī)定了計(jì)算雷擊結(jié)構(gòu)和選擇雷電保護(hù)系統(tǒng)所產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的程序和數(shù)據(jù)。實(shí)際上，安裝技術(shù)指南建議使用SPD（電涌保護(hù)裝置）保護(hù)光伏電站的直流和交流側(cè)。本文的目的是估算雷電放電產(chǎn)生的電壓，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分析和保護(hù)成本確定防雷措施的有效需求。

關(guān)鍵詞：光伏電站；直流側(cè)；防雷系統(tǒng)

1.光伏電站的特點(diǎn)

由于光伏發(fā)電機(jī)的空間需求很大，光伏系統(tǒng)尤其受到雷暴期間雷電放電的威脅。在建筑物上安裝PV模塊不會(huì)增加雷擊的風(fēng)險(xiǎn)，因此不能直接從光伏系統(tǒng)的存在中獲得防雷請(qǐng)求。然而，在發(fā)生雷擊時(shí)，建筑物的電氣設(shè)施可能會(huì)增加。這是基于以下事實(shí)：由于現(xiàn)有立管和電纜線路中建筑物內(nèi)部的PV線路的布線，雷電流可能導(dǎo)致強(qiáng)傳導(dǎo)和輻射干擾。在太陽(yáng)能發(fā)電廠的情況下，目的是保護(hù)操作建筑物和光伏陣列免受火災(zāi)（直接雷擊）以及電氣和電子系統(tǒng)（逆變器，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)主線）的影響。閃電電磁脈沖（LEMP）。

2.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)IEC EN 62305-2，要確定結(jié)構(gòu)是否應(yīng)防雷擊，必須進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。然后t將應(yīng)用于要保護(hù)的結(jié)構(gòu)是PV系統(tǒng)的特定情況。標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可四種不同的損壞源：S1 - 閃爍到結(jié)構(gòu)；S2 - 在結(jié)構(gòu)附近閃爍；S3 - 閃爍到服務(wù)；S4 - 在服務(wù)附近閃爍。閃電的三種基本類型的損壞也可以區(qū)分出來：D1 - 對(duì)生物的傷害；D2 - 物理傷害；D3 - 電氣和電子系統(tǒng)故障。

結(jié)構(gòu)附近閃爍導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)成分：RM - 與LEMP引起的內(nèi)部系統(tǒng)故障相關(guān)的組件。由于連接到結(jié)構(gòu)的服務(wù)閃爍導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)組件：RU - 由于在進(jìn)入結(jié)構(gòu)的線路中注入雷電電流而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部的觸摸電壓對(duì)生物造成傷害的組件；RV - 由于通過或沿著進(jìn)入的服務(wù)傳輸?shù)睦纂娏髟斐傻奈锢頁(yè)p壞（由外部安裝和金屬部件之間的火花引發(fā)的火災(zāi)或爆炸）相關(guān)的部件；RW-與內(nèi)部系統(tǒng)故障相關(guān)的組件，這些內(nèi)部系統(tǒng)由于在輸入線路上引起的過電壓而傳輸?shù)浇Y(jié)構(gòu)中。由于連接到結(jié)構(gòu)的服務(wù)附近的閃光引起的結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)組件：RZ - 與進(jìn)入線路上引起的過電壓并傳輸?shù)浇Y(jié)構(gòu)的內(nèi)部系統(tǒng)故障相關(guān)的組件。根據(jù)IEC EN 62305-2，應(yīng)遵循以下風(fēng)險(xiǎn)管理程序：- 識(shí)別要保護(hù)的物體及其特性；- 識(shí)別物體中的所有類型的損失以及相關(guān)的相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)R（R1至R4）；- 評(píng)估每種類型損失的風(fēng)險(xiǎn)R（R1至R4）；- 通過比較具有可容忍風(fēng)險(xiǎn)RT的結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)R1，R2和R3來評(píng)估保護(hù)需求；- 通過比較有和沒有保護(hù)措施的總損失成本來評(píng)估保護(hù)的成本效益。在這種情況下，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)R4組成部分進(jìn)行評(píng)估，以評(píng)估此類成本。另一種方法是將風(fēng)險(xiǎn)R4置于PV計(jì)劃所有者定義的可容忍風(fēng)險(xiǎn)之下。

3.光伏（PV）系統(tǒng)的保護(hù)

光伏發(fā)電站，也稱為太陽(yáng)能發(fā)電站，是一種大型光伏系統(tǒng)（PV系統(tǒng)），設(shè)計(jì)用于向電網(wǎng)供應(yīng)商用電力。它們與大多數(shù)建筑安裝和其他分散式太陽(yáng)能應(yīng)用不同，因?yàn)樗鼈冊(cè)诠檬聵I(yè)層面供電，而不是向本地用戶或用戶供電。它們有時(shí)也被稱為太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)或太陽(yáng)能牧場(chǎng)，尤其是在農(nóng)業(yè)區(qū)域時(shí)。通用表達(dá)式實(shí)用程序級(jí)太陽(yáng)能有時(shí)用于描述此類項(xiàng)目。

光伏系統(tǒng)越來越被認(rèn)為是可再生能源的一種有效且經(jīng)濟(jì)的來源，現(xiàn)在它從商業(yè)和住宅的補(bǔ)充能源解決方案、太陽(yáng)能電池在SelARPACK的大規(guī)模發(fā)電、屋頂屋頂光伏陣列的安裝、以及在開放、暴露的太陽(yáng)園中的選址。陽(yáng)離子使光伏系統(tǒng)高度敏感，部分雷擊電流、閃閃電流可直接進(jìn)入雷電系統(tǒng)，直接受到雷擊外接防雷系統(tǒng)（LPS）或VA暫態(tài)電壓的影響。

通過對(duì)浪涌保護(hù)器（SPDS）的安裝，在DC-AC逆變器的直流和側(cè)上都能實(shí)現(xiàn)保護(hù)光伏系統(tǒng)，從而有效地保護(hù)分接電流。電源SPD選擇應(yīng)符合BS EN 61643-11。在技術(shù)鑒定DC-CLC/TS 50539—12 2010中提供適當(dāng)?shù)腟PD以保護(hù)逆變器的每一側(cè)取決于P陣列是否受到外部LPS的保護(hù)，以及IFO是否在T之間的最小分離距離（到BS EN 62305-3）。保持了光伏陣列的LPS和金屬部分。太陽(yáng)能電源通過光伏模塊將光直接轉(zhuǎn)換為電能。然而，這不同于并且不應(yīng)該與聚光太陽(yáng)能混淆，這是另一種大規(guī)模的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，它利用熱量來驅(qū)動(dòng)各種傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。兩種方法都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但迄今為止，由于各種原因，光伏技術(shù)已在該領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用。截至2013年，光伏系統(tǒng)的數(shù)量超過集中器約40比1。

在光伏系統(tǒng)的DC側(cè)安裝專門用于PV系統(tǒng)直流側(cè)的SPD。應(yīng)該安裝所需的SPD的數(shù)量是基于PV陣列和逆變器之間的距離：A如果PV ARAY和逆變器之間的距離小于THA。N 10 m，一個(gè)安裝在盡可能靠近逆變器的單個(gè)SPD應(yīng)該是足夠的，如果PV陣列和逆變器之間的距離大于10 m，則應(yīng)該安裝兩個(gè)SPDs，一個(gè)靠近逆變器，另一個(gè)靠近PV陣列。MIN型1 + 2 SPDS FPV系統(tǒng)。ESP DC550125/PV ANDESP DC1000/125/PV.適合于此目的，為保護(hù)部分電流提供保護(hù)，對(duì)于雷電保護(hù)臭氧（LPZ）邊界LPZ OA到LPZ 2。

逆變器的交流側(cè)應(yīng)安裝在逆變器側(cè)的交流側(cè)，取決于外部LPS的狀態(tài)，SPD應(yīng)盡可能靠近交流電源3 H U源的位置。SUALI干線配電板（MDB），除非逆變器和MDB之間的關(guān)系大于10μm，在這種情況下，兩個(gè)SPD應(yīng)該被安裝。一個(gè)劑量到逆變器位置2），另一個(gè)接近MdB（OCTASE 3A FUSE ESP組合電源電源保護(hù)器，如ESP D1系列）。或ESP MI系列，可在位置2和3作為組合PE 1 + 2 + 3 SPD。這些單元通過在所有導(dǎo)體組之間進(jìn)行全模式保護(hù)的電壓使低電壓通過，以獲得最佳電涌保護(hù)性能。LPS等級(jí)（E提供的雷電防護(hù)水平（PU））和連接到結(jié)構(gòu)的金屬服務(wù)進(jìn)一步確定了近似的FESS-SPD到B。

4.結(jié)語(yǔ)

必須在風(fēng)險(xiǎn)分析和保護(hù)成本的基礎(chǔ)上評(píng)估對(duì)光伏系統(tǒng)的防雷措施的需求。在本文中，IEC 62305系列的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估程序應(yīng)用于光伏系統(tǒng)，以計(jì)算不同損壞源的浪涌過電流。還示出了用于計(jì)算PV系統(tǒng)的DC回路上的感應(yīng)電壓的公式和標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張靜.淺談低壓電氣供配電及設(shè)備安全管理[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（09）：117.

[2]楊東華.低壓電氣供配電與設(shè)備的安全管理探討[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（27）：136-137.