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華陽風太陽能光伏發電系統防雷解決方案

第一章、太陽能光伏發電系統的組成
     
太陽能并網發電系統通過把太陽能轉化為電能,不經過蓄電池儲能,直接通過并網逆變器,把電能送上電網。太陽能并網發電代表了太陽能電源的發展方向太陽能并網發電系統是利用光生伏打效應原理制成的,它是將太陽輻射能量直接轉換成電能的發電系統。它主要由太陽能電池方陣和逆變器兩部分組成。如下圖所示:白天有日照時,太陽能電池方陣發出的電經過并網逆變器將電能直接輸送到交流電網上,或將太陽能所發出的電經過并網逆變器直接為交流負載供電。
   
太陽能發電系統主要包括:太陽能電池組件(陣列)、、逆變器、用戶即照明負載等組成。其中,太陽能電池組件為電源系統,逆變器為控制保護系統,負載為系統終端。
以前由于光伏發電系統容量很小,且應用范圍相對小,對光伏電站的雷電防護并不十分重視,隨著太陽能光伏電站規模的增大和應用范圍的不斷擴大,太陽能光伏電站的防雷系統設計也越來越被系統設計人員所重視,防雷技術已成為光伏電站可靠安全運行的一個重要因素。
   
光伏電站組件大都建在房屋頂部或是交通運輸、施工條件差的邊遠郊區山區, 大多數的光伏電池組件,都要高出屋面和地面,在雷雨天氣多發的地區容易遭受直擊雷的破壞,另外隨著現代電子技術的不斷發展,現在的光伏發電產業也正在朝著智能化和人性化發展,大量的精密電子設備也使用到逆變器和控制器及監控系統等儀器上,而這些設備的耐壓水平往往都很低,雖然這些設備往往在室內,但是組件引入的線路有可能會成為感應雷過電壓及操作過電壓的侵入途徑,而這類過電壓卻是破壞大量電子設備的罪魁禍首。
第二章、太陽能光伏發電系統防雷解決方案
2.1
、依據標準
1
)《建筑物防雷設計規范》(GB50057-942010 版))
2
)《建筑物電子信息系統防雷技術規范》(GB50343-2012
3
)《光伏(PV)發電系統過電壓保護導則》SJ/T 111-1997
4
)《民用電氣設計規范》(JGJ/T16-92
5
)《低壓配電系統的電涌保護器(SPD) 12 部分:選擇和使用導則》GB/T18802.12 -2006
6
)《低壓電涌保護器 21 部分:電信和信號網絡的電涌保護器(SPD) —性能要求和試驗方法》GB/T 18802.21 -2004
7
)《防雷與接地安裝》D501-14
8
)《低壓配電設計規范》GB 50054-95
9
)《雷電電磁脈沖的防護》IEC 61312
2.2
、解決方案
2.2.1
、直擊雷防護設計
   
該站為自動跟蹤太陽能電站,地處寬闊位置。為了保證電站電池板以及所有電氣設備的不讓直擊雷損壞,我們必需要考慮直擊雷的防護。所以要在該站旁邊設置一根獨立的避雷針做為該站的直擊防護措施。
   
根據所提供的數據,我們將在離電站1.5米處設置一根高6.5米的獨立避雷針。避雷針選用我公司J-PDC3.3型號避雷針,針塔桿使用直徑不少小于60mm的熱鍍鋅鋼管,采用焊接方式與驚雷針相連。桿塔采用混凝土固定。
2.2.2
、接地網的設計
2.2.2.1
按照GB50057第三節中要求接地電阻不應大于10Ω
1
、接地模塊選用型號:
選用我公司低電阻接地模塊J-JD01,外形尺寸:500×400×60;質量:20Kg
2
、接地模塊組成及特點:
低電阻接地模塊是一種以非金屬材料為主體的接地體,它由導電性、穩定性較好的非金屬礦物質和電解質物質組成。該之所以能獲得低接地電阻的基本原因是在相同的外形尺寸,比較金屬材料成倍地增大接地體和土壤層之間的接觸面積,從而增大了接地體本身的散流面積;減少了接地體和土壤之間的接觸電阻;本身具有很強的吸濕性和保濕性,從分發揮了接地體中電解質的導電作用;該產品經多次大電流沖擊后,其阻值不增大,也無變硬、發脆、斷裂現象,且地網組成后其接地電阻能保持長期穩定。且耐腐蝕性要遠比鋼材要好。
3
、使用數量計算如下:
Rj≈0.16ρ
式中:Rj為單個接地模塊在埋設在土壤中的接地電阻,Ω
ρ
為埋設接地模塊處土質的土壤電阻率,Ω.m,為300Ω.m
Rj=≈0.16ρ=0.16×300=48Ω
N=Rj/
Rnj
式中:Rj為單個接地模塊在埋設在土壤中的接地電阻,Ω
Rnj
為設計要求應達到的接地電阻,Ω。該電站接地電阻設計要求應≤10Ω;為保證接地效果,計算時取10Ω.
η
為接地模塊利用系數,0.65-0.75, 計算時取0.65
N=Rj/Rnj=48/10*0.65≈8 (塊)。
2.2.2.2
安裝及施工要求
1
)垂直接地體宜采用非金屬接地模塊J-JD01,其規格如下:外形尺寸 500*400*60mm;質量 20kg;室溫下電阻率≤0.1Ω·M
2
)水平接地體宜采用40*4熱鍍鋅扁鋼,并將水平接地體與垂直接地體用焊接的工藝聯接起來。焊接長度不應小于扁鋼寬度的兩倍。
3
)接地體之間所有焊接點,除澆柱在混凝土中的以外,均應進行防腐處理。
4
)接地體的上端距地面不應小于0.7m,在寒冷地區,接地體應埋設在凍土層以下。
6
)接地線和接地引入線
A
、接地線選用40*4熱鍍鋅扁鋼。
B
、接地引出線埋設時應避開污水管道和水溝,以方便與太陽能組件及陣列內控制內的接地引入使用。
7
)機械連接的工藝要求
·       
焊接處要求無虛焊,保證電氣上良好連接。
·       
焊接處應用防銹漆做防腐防銹處理。
·       
接觸面應清潔和平整;


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