光伏發(fā)電防雷避雷設(shè)計(jì)方案

1、捷力通防雷 太陽(yáng)能光伏電廠綜合防雷設(shè)計(jì)方案 山西捷力通防雷科技有限公司2016-6-25一、光伏電廠防雷重要性在當(dāng)今人類(lèi)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已進(jìn)入了高信息化的發(fā)展階段。基于近些年來(lái)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)量、規(guī)模和應(yīng)用規(guī)模都在不斷擴(kuò)大，為確保太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)也越來(lái)越受重視，對(duì)于系統(tǒng)中微電子儀器設(shè)備普遍存在著絕緣強(qiáng)度低，過(guò)電壓耐受能力差等致命弱點(diǎn)，一旦遭受雷擊過(guò)壓的沖擊，輕則造成這些電子系統(tǒng)的運(yùn)行中斷，設(shè)備永久性損壞；重要的是這些系統(tǒng)所承負(fù)的那些須實(shí)時(shí)運(yùn)行的后續(xù)工作的中斷癱瘓所造成的不可估量的直接與間接的巨大經(jīng)濟(jì)損失和影響。因此要根據(jù)太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電

2、系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)合理設(shè)計(jì)可靠的防雷方案。二、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的雷電防護(hù)太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的基本組成為：太陽(yáng)電池方陣、直流配電柜、交流配電柜和逆 變器等。太陽(yáng)電池方陣的支架采用金屬材料并占用較大空間且一般放置在建筑物頂部或開(kāi)闊地，在雷暴發(fā)生時(shí)，尤其容易受到雷擊而毀壞，并且太陽(yáng)電池組件和逆變器比較昂貴，為避免因雷擊和浪涌而造成經(jīng)濟(jì)損失，有效的防雷和電涌保護(hù)是必不可少的。太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)電站防雷的主要措施有：三、方案設(shè)計(jì)依據(jù)：（1）建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（2010版） GB50057-2010 （2）交流設(shè)備接地裝置 DL/T621 （3）雷電電磁脈沖的防護(hù) IEC 6I312（4）過(guò)電壓保護(hù)器 IEC

3、 61643（5）根據(jù)本工程相關(guān)巖土工程勘察報(bào)告（6）低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50054-95（7）工業(yè)與民用電力裝置的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范 GBJ 64-83（8）電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則 GB 7450-87 （9）電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范 GB 50169-92（10）建筑物防雷 IEC 61024（11）建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范 GB50343-2012四、方案設(shè)計(jì)1、外部直擊雷防雷設(shè)計(jì)內(nèi)容：所謂雷擊防護(hù)：就是由避雷針（或避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷針?biāo)?、引下線和接地系統(tǒng)構(gòu)成外部防雷系統(tǒng)，主要是為了保護(hù)建筑物免受雷擊引起火災(zāi)事故及人身安全事故；在0級(jí)保護(hù)區(qū)即外部作無(wú)源保護(hù)，主要

4、有避雷針（網(wǎng)、線、帶）和接地裝置（接地線、地極）。具體實(shí)施方法：當(dāng)光伏設(shè)備放置在已經(jīng)建成的建筑物頂部時(shí)，應(yīng)考慮到原有的外部防雷系統(tǒng)。如果光伏設(shè)備處于保護(hù)范圍內(nèi)，可以不用另加外部防雷系統(tǒng)，反之則要另加外部防雷系統(tǒng)，避雷針的布置需要既考慮光伏設(shè)備在保護(hù)范圍內(nèi)，又要盡量避免陰影投射到光伏組件上。良好的接地使接地電阻減小，才能把雷電流導(dǎo)入大地，減小地電位，各接地裝置都要通過(guò)接地排相互連接以實(shí)現(xiàn)共地防止地電位反擊。獨(dú)立避雷針（線）應(yīng)設(shè)獨(dú)立的集中接地裝置，接地電阻必須小于10。低壓電力設(shè)備接地裝置的接地電阻，不宜超過(guò)4。光伏設(shè)備的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)為環(huán)形接地極（水平接地電極），建議網(wǎng)絡(luò)大小為20m×2

5、0m。固定的金屬支架大約每隔10m 連接至接地系統(tǒng)。太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備和建筑的接地系統(tǒng)通過(guò)鍍鋅鋼相互連接，在焊接處也要進(jìn)行防腐防銹處理，這樣既可以減小總接地電阻又可以通過(guò)相互網(wǎng)狀交織連接的接地系統(tǒng)可形成一個(gè)等電位面，顯著減小雷電作用在各地線之間所產(chǎn)生的過(guò)電壓。水平接地極鋪設(shè)在至少0.5m 深的土壤中（距離凍土層深0.5m），使用十字夾相互連接成網(wǎng)格狀。同樣，在土壤中的連接頭必須用耐腐蝕帶包裹起來(lái)。2. 等電位連接：實(shí)現(xiàn)各金屬物體之間等電位，防止互相之間發(fā)生閃絡(luò)或擊穿。防雷系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的所有金屬結(jié)構(gòu)和設(shè)備外殼連通并接地。具體的做法是：太陽(yáng)電池組件和支架及設(shè)備的外殼直接接

6、到等電位系統(tǒng)上，直流和交流電纜通過(guò)安裝電涌保護(hù)器間接接到等電位系統(tǒng)上。為防止部分雷電流侵入建筑物，光伏組件邊框上的接地孔須用BVR-1x6銅絞線逐個(gè)跨接，直至兩邊邊緣與支架的連接螺栓用線鼻可靠固定，站內(nèi)所有設(shè)備（主要為光伏組件及其附件，包括組件支架）均應(yīng)按DL/T621交流電氣裝置接地要求可靠接地；光伏方陣區(qū)內(nèi)相鄰組件間、相鄰矩陣間均需通過(guò)接地線相連，并最終與主接地網(wǎng)連接。3. 屏蔽：實(shí)現(xiàn)建筑物、線路和設(shè)備對(duì)外界的電磁屏蔽隔離，防止電磁脈沖和感應(yīng)高電壓。屏蔽是當(dāng)雷電在系統(tǒng)附近的大地放電雷云在附近經(jīng)過(guò)時(shí)，通過(guò)降低電磁場(chǎng)與系統(tǒng)輸電線路的相互作用對(duì)系統(tǒng)提供保護(hù)。具體的實(shí)施方法是：采用密封的導(dǎo)電殼層、

7、同軸外套或內(nèi)通電纜的電纜管，或者在電纜溝中電纜上面敷高裸露保護(hù)線等方式。屏蔽裝置的外殼應(yīng)連接到設(shè)備地線上。4. 浪涌保護(hù)：通過(guò)在帶電電纜上安裝浪涌保護(hù)器實(shí)現(xiàn)，減少電涌和雷電過(guò)電壓對(duì)設(shè)備造成損壞。太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的雷電浪涌入侵途徑， 除了太陽(yáng)能電池方陣外， 還有配電線路、接地線等，具體防護(hù)措施：1、每個(gè)光伏子陣列直流防雷匯流箱內(nèi)有直流防浪涌保護(hù)裝置。2、控制室內(nèi)直流防雷配電柜設(shè)置直流防浪涌保護(hù)裝置。3、在并網(wǎng)接入控制柜中安裝浪涌保護(hù)器， 以防護(hù)沿連接電纜侵入的雷電波。為防止浪涌保護(hù)器失效時(shí)引起電路短路，必須在浪涌保護(hù)器前端串聯(lián)一個(gè)斷路器或熔斷器, 過(guò)電流保護(hù)器的額定電流不能大于浪涌保護(hù)器產(chǎn)

8、品說(shuō)明書(shū)推薦的過(guò)電流保護(hù)器的最大額定值。4、當(dāng)太陽(yáng)能電池方陣架設(shè)在接閃器保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，太陽(yáng)能電池方陣置于LPZ0B 區(qū)內(nèi)，配電設(shè)備和逆變器必須置于LPZ1 區(qū)內(nèi)，為此應(yīng)在逆變器的直流輸入端配置直流電源浪涌保護(hù)器（如圖5 所示），直流電源浪涌保護(hù)器可選用專(zhuān)門(mén)用于直流配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器，也可選用交流配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器，并按換算公式Vdc= 1.414 Vac 計(jì)算。作為第一級(jí)浪涌保護(hù)應(yīng)該選擇開(kāi)關(guān)型浪涌保護(hù)器以泄放大的雷電流，直流浪涌保護(hù)器的主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足如下要求：額定放電沖擊電流Iimp 5kA（10/350s）；在逆變器與并網(wǎng)點(diǎn)之間必須加裝第二級(jí)電源防雷器，可選限壓型浪涌保護(hù)器，具體型號(hào)

9、應(yīng)根據(jù)工作電壓和現(xiàn)場(chǎng)情況確定。綜合采用以上措施可以逐級(jí)將雷電流降低，最終控制在設(shè)備能承受的電壓范圍之內(nèi)。大量實(shí)踐證明這些措施是非常有效的。5、光伏電站項(xiàng)目防雷環(huán)境預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6、防雷接地系統(tǒng)：接地是防雷的重要組成部分是防雷裝置的基礎(chǔ)，本工程為山地地形，對(duì)保護(hù)接地、工作接地和過(guò)電壓保護(hù)接地采用一個(gè)總的接地網(wǎng)。其接地裝置的接地電阻值按不大于0.5考慮，為了使雷電流更好的瀉入大地，為保證光伏電廠的接地阻值，我們將水平接地體采用明敷，布置成外緣閉合的環(huán)形接地網(wǎng)。此次設(shè)計(jì)我們接地體的具體位置和引下線的具體路由，在施工時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和防雷規(guī)范以盡可能的減少引下線的長(zhǎng)度。通過(guò)增大導(dǎo)線載面和減小引下線

10、長(zhǎng)度的措施，來(lái)盡量減小接地引線的電阻值。具體的實(shí)施方法：1、水平接地帶采用-60X6mm熱鍍鋅扁鋼,山地地形明敷，能暗敷時(shí)需要暗敷0.8m。接地帶邊緣轉(zhuǎn)角處采用弧形布置。垂直接地極采用50,長(zhǎng)為2.5m的熱鍍鋅鋼管. 接地體與建筑物距離不宜小于1.5米，光伏方陣區(qū)內(nèi)相鄰組件間、相鄰矩陣間均需通過(guò)接地線相連，并不少于兩點(diǎn)與主接地網(wǎng)連接,焊接處做防腐處理系統(tǒng)的接地電阻的阻值R0.5,如實(shí)測(cè)電阻不滿足要求時(shí)，可增加垂直接地體、可擴(kuò)大接地網(wǎng)面積或采取降阻劑等措施。對(duì)經(jīng)常有人出入的走道處，應(yīng)鋪設(shè)礫石、瀝青路面或“帽檐式電阻率的路面結(jié)構(gòu)層（即路面鋪設(shè)礫石、瀝青）作為安全措施?！本鶋簬В竟こ探ㄗh采用高10

11、、水平接地體過(guò)路時(shí)須穿80鍍鋅鋼管保護(hù)，接地體敷設(shè)位置應(yīng)不防礙設(shè)備的拆卸與檢修。2.防雷接地系統(tǒng)施工圖紙：五、產(chǎn)品說(shuō)明1、光伏電涌保護(hù)器本系列光伏專(zhuān)用電涌保護(hù)器適用于光伏匯流箱、直流配電柜、光伏電站的配電和控制系統(tǒng)中，主要安裝于電氣系統(tǒng)的各級(jí)配電柜中，對(duì)直擊雷、感應(yīng)雷和操作過(guò)電壓等能抑制其瞬態(tài)過(guò)電壓幅值，泄放電涌能量，從而保護(hù)用電設(shè)備。產(chǎn)品功能插拔設(shè)計(jì)，可以帶電更換，易于維護(hù)；內(nèi)置熱脫扣設(shè)計(jì)，安全性能高，無(wú)續(xù)流；指示窗口綠色表示正常，任一變黑色表示故障，提示更換，清晰易辨；可選配遙信監(jiān)測(cè)接口，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；電壓保護(hù)水平低、通流容量大、性能穩(wěn)定；產(chǎn)品符合：GB18802.1-2011低壓配電系

12、統(tǒng)的電涌保護(hù)器（SPD）第一部分：性能要求和試驗(yàn)方法、YD/T1235.2通信局（站）低壓配電系統(tǒng)電涌保護(hù)器測(cè)試方法 。技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品型號(hào)GPU1-ZS48GPU1-ZS500GPU1-ZS1000額定工作電壓Un（V）DC485001000最大持續(xù)工作電壓Uc（V）DC857501450標(biāo)稱(chēng)放電電流In（8/20）KA102020最大放電電流Imax（8/20）KA204040電壓保護(hù)水平Up（KV）0.53.53.9防護(hù)等級(jí)IP20IP20IP20溫度范圍-40.+85-40.+85-40.+85阻燃等級(jí)V0V0V0接線能力6-35mm26-35mm26-35mm2相對(duì)濕度95%95%95%

13、海拔高度4000m4000m4000m遠(yuǎn)程遙信接點(diǎn)可選可選可選安裝方式35mmTH導(dǎo)軌35mmTH導(dǎo)軌35mmTH導(dǎo)軌2、太陽(yáng)能防雷箱本系列太陽(yáng)能防雷箱滿足高效能、高可靠性二特別設(shè)計(jì)要求，方便維護(hù)，可與光伏逆變器配套組成完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)解決方案。適用于太陽(yáng)能直流配電和控制系統(tǒng)中，對(duì)光伏系統(tǒng)發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、防雷保護(hù)，安裝在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的匯流側(cè)。產(chǎn)品功能滿足室外安裝的使用要求，防護(hù)等級(jí)達(dá)IP65；可接入1-16路太陽(yáng)能電池串列，每路電流可達(dá)6-63A；接入最大光伏串列的開(kāi)路電壓值可達(dá)1000V；每路光伏串列具有二極管防反接保護(hù)功能；具有光伏專(zhuān)用交直流防雷保護(hù)。技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品型號(hào)GPU1-AS48GP

14、U1-AS300GPU1-AS500GPU1-AS690GPU1-AS1000直流輸入電壓48V DCV DC500V DC690V DC1000V DC交流輸出電壓220V/380V AC220V/380V AC220V/380V AC220V/380V AC220V/380V AC直流輸入電流6-63A6-63A6-63A6-63A6-63A交流輸出電流6-63A6-63A6-63A6-63A6-63A直流輸入回路1-161-161-161-161-16交流輸出回路1-161-161-161-161-16交直流防雷保護(hù)有有有有有防雷失效指示有有有有有防護(hù)等級(jí)IP65IP65IP65IP65

15、IP65電能計(jì)量可選可選可選可選可選溫度范圍-40.+85-40.+85-40.+85-40.+85-40.+85最大接線能力25mm225mm225mm225mm225mm2相對(duì)濕度95%95%95%95%95%海拔高度3000m3000m3000m3000m3000m3、光伏防雷智能匯流箱本系列光伏防雷匯流箱用于連接光伏陣列及逆變器，實(shí)現(xiàn)匯流功能，同時(shí)提供防雷、防反及過(guò)流保護(hù)，監(jiān)測(cè)光伏陣列的單串電流、匯流電壓及箱體溫度、防雷器狀態(tài)，斷路器狀態(tài)等數(shù)據(jù)。適用于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中光伏電池陣列的匯流配電，高性能的電子器件組配方式保障設(shè)備的安全運(yùn)行，降低了的使用過(guò)程中對(duì)發(fā)電功率的損耗，提供產(chǎn)值。產(chǎn)品功

16、能箱體采用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板，整體成型，焊接點(diǎn)少，結(jié)構(gòu)安全、可靠，具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP65。可根據(jù)需求選配掛式、臥式等安裝方式，滿足室外安裝的要求；采用國(guó)際知名品牌直流斷路器、熔斷器、電涌保護(hù)器，對(duì)過(guò)電流、過(guò)電壓、雷電浪涌均有保護(hù)；4路、8路、12路、14路、16路多種規(guī)格可供選擇，其他規(guī)格可定制。每路正、負(fù)極各配置一套光伏專(zhuān)用熔斷器。采用光伏專(zhuān)用高壓電涌保護(hù)器，實(shí)現(xiàn)正極對(duì)地、負(fù)極對(duì)地，正負(fù)極間全保護(hù)，工作電壓達(dá)到直流1000V；匯流箱智能監(jiān)測(cè)單元模塊采用霍爾傳感器穿孔式測(cè)量，測(cè)量設(shè)備與電氣設(shè)備完全隔離，有效提高發(fā)電效率，保證設(shè)備安全；匯流箱測(cè)控模塊可以監(jiān)測(cè)每串組件的電流、匯流母線電

17、壓、箱體溫度、電涌保護(hù)器狀態(tài)、熔斷器狀態(tài)等；匯流箱測(cè)控模塊具備數(shù)據(jù)顯示功能，能就地顯示電流、電壓、溫度、設(shè)備地址等信息；具有標(biāo)準(zhǔn)的RS-485串口通信，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)Modbus通信協(xié)議將狀態(tài)、數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控平臺(tái)，配置的外部接口部分均采用光耦隔離，通信接口采取防雷保護(hù)措施；采用匯流箱自身供電，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需要針對(duì)供電單獨(dú)布線，自供電源具備防反接、過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)、防腐蝕、防塵等功能；可選配防反功能模塊，模塊采用國(guó)際知名品牌，以保障光伏匯流箱在其他設(shè)備，如光伏列陣電池板異常、逆變器故障逆向過(guò)電壓發(fā)生時(shí)，防止故障，確保設(shè)備安全運(yùn)行；箱體上具有鋁制銘牌，標(biāo)示箱體技術(shù)參數(shù)等信息。技術(shù)參數(shù)型號(hào)GPC1-ASZ-100

18、0-4GPC1-ASZ-1000-8GPC1-ASZ-1000-12GPC1-ASZ-1000-16直流輸入最高電壓1000V DC輸入回路481216匯流最大輸出能力60A120A160A200A匯流輸出回路1單路直流輸入電流1-15A供電方式自供電源防反二極管模塊（選配）55A輸出回路接線端口1-PG29/25-70mm2內(nèi)部保險(xiǎn)熔絲等級(jí)1000V DC專(zhuān)用熔絲，電流等級(jí)根據(jù)需要選用通訊模式RS-485-串口通信通訊協(xié)議工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Modbus通信協(xié)議通訊端口配線PG7/1.5mm2低阻四芯屏蔽雙絞線光伏專(zhuān)用電涌保護(hù)器模塊有，正極對(duì)地、負(fù)極對(duì)地、正負(fù)極間全保護(hù)雷擊計(jì)數(shù)可選防雷模塊劣化模塊有母線

19、電壓檢測(cè)有開(kāi)關(guān)狀態(tài)提示有接地電阻4箱體防護(hù)等級(jí)IP65箱內(nèi)溫度報(bào)警設(shè)置域+50.85使用環(huán)境溫度-40.+55使用環(huán)境濕度0-95%使用環(huán)境海拔4000m高*寬*深（壁掛式）722*400*243mm722*570*243mm722*570*243mm722*640*243mm安裝方式支架掛式/臥式/立柱式（可根據(jù)需要選配）4、交流防雷匯流箱本系列交流防雷匯流箱用于光伏電站各區(qū)域之間逆變器輸出端的連接，實(shí)現(xiàn)匯流功能。同時(shí)提供防雷、防反及過(guò)流保護(hù)，監(jiān)測(cè)匯流電壓、電流及箱體溫度、防雷器狀態(tài)，斷路器狀態(tài)等數(shù)據(jù)。適用于分布式光伏屋頂電站對(duì)并網(wǎng)逆變器的輸出匯流配電，可配置防雷模塊、多功能電表，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。產(chǎn)品功能1. 適用范圍廣- 輸入、輸出電壓最高達(dá)400VAC。- 防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP65，完全滿足室外安裝。2