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防雷工程—光伏電站避雷措施

發布時間：2022-08-23 16:43:23

近幾年，我國光伏發電在國家政策的大力支持下，在各地快速發展，我國光伏發電在原來的基礎之上將繼續為大約700萬無電用戶解決用電問題。但是在一些西部地區由于光伏電站海拔高、季節性多暴雨天氣，光伏電站易受到雷擊，造成設備毀壞、系統無法正常運行，因此光伏電站的防雷措施是勢在必行的。光伏電站防雷措施的實施和完善是對光伏電站的長期穩定、安全、可靠運行的重要保障。

光伏電站一般建設在面積大的場所，一旦發生暴雨天氣，雷電現象，光伏電站就很容易受到雷擊。光伏電站遭受雷擊的主要表現：

1、直擊雷過電壓。

雷云直接擊中光伏電站中的的太陽能電池組件、低壓配電線路和機房等電力裝置，形成強大的雷電流，雷電流在電力裝置上產生較高的電壓，雷電流通過物體時，將產生有破壞作用的熱效應和機械效應。

2、感應雷過電壓

當雷云在架空導線上方，由于靜電感應，在架空導線上方積聚大量異性電荷，在雷云對地放電時，線路上的電荷被釋放，形成自由電荷流向線路兩端，產生很高的過電壓，此時電壓會對電力網絡形成危害。

3、雷電波侵入

架空線路的雷電感應過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電站，這也是光伏電站受到雷擊的主要原因，如不采取保護措施，會導致光伏電站的設備絕緣破壞，引發事故。

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為了避免或盡量減少雷擊給光伏電站造成的影響，光伏電站的放來措施的制定、實施及完善都是必不可少的。光伏電站防雷措施主要分為兩種：外部防雷措施和內部防雷措施。外部防雷主要是光伏電站中的太陽能電池組件、低壓配電線路和機房避免受到直擊雷的侵害；內部防雷主要是指機房內電氣設備、蓄電池架、金屬管道、電纜金屬外皮免遭雷電波的襲擊。

一、外部防雷措施的具體措施及要求：

1、太陽能光伏系統應設置接閃器、引下線和接地裝置。

2、太陽能光伏系統宜利用包覆固定光伏組件的金屬邊框作為接閃器，其材料和最小尺寸應QX/T263-2015附錄A的規定。

3、當太陽能光伏系統需設置專設接閃器時；

1)接閃器宜設置在光伏方陣的北側；

b)接閃器的設置高度應考慮陽光對光伏方陣造成陰影的影響；

c)接閃器應固定可靠，并與專設引下線或與自然引下線進行電氣連接﹔

d)接閃器和專設引下線的材料和最小尺寸應符合QX/T263-2015附錄A的規定。接閃器的安裝參見QX/T263-2015附錄4、應利用光伏組件的金屬支撐結構和建筑物內鋼筋，鋼柱作為自然引下線。當無自然引下線可利用時，安裝于地面的太陽能光伏系統和光伏建筑一體化的光伏系統專設引下線的平均間距不應大于25 m。

4、安裝于地面的太陽能光伏系統應利用光伏組件鋼筋混凝土，螺旋鋼樁基礎作為自然接地體，其接地裝置的沖擊接地電阻值不宜大于10Ω。在土壤電阻率高的地區，可適當放寬對沖擊接地電阻值的要求，但不應大于30Ω。當沖擊接地電阻值大于30Ω時，應按GB 50057—2010中5.4的要求敷設人工接地體。當土壤電阻率小于或等于3000 Ω·m，符合GB 50057—2010中4.3.6或4.4.6的要求時，可不計及沖擊接地電阻。

6、光伏建筑一體化的太陽能光伏系統應利用建筑物的基礎鋼筋作為自然接地體，其金屬支撐結構應與建筑物的防雷接地裝置電氣連接﹐連接點不應少于4處，連接點的平均間距不應大于25 m，并應均勻設置。建筑物防雷裝置的接地電阻應符合GB 50057—2010中4.3.6或4.4.6的規定。

7、敷設在土壤中的人工接地體與混凝土基座內的鋼材相連接時，宜采用不銹鋼或銅材。

8、防止接觸電壓和跨步電壓的措施應符合GB 50057—2010中 4.5.6的規定。

二、內部防雷的具體措施及要求：

太陽能光伏系統應采取雷擊電磁脈沖防護措施。綜合運用防雷等電位連接、屏蔽、綜合布線和安裝電涌保護器，防止因閃電電涌侵入和閃電感應對光伏電氣系統和電子系統造成損害。

1、等電位連接

（1）每排(列)光伏組件的金屬固定構件之間均應電氣連接，各連接部件的材料和最小截面應符合GB 50057- 2010 中表5.1.2的要求。

（2）金屬固定構件應與防雷接地裝置電氣連接，包括與埋設在地下的基礎鋼材、不銹鋼地腳螺栓、建筑物上鋼筋混凝土內鋼筋等電氣連接。

（3）太陽能光伏系統的導線宜采用金屬鎧裝電纜或屏蔽電纜或穿金屬管保護.金屬鎧層或金屬管應與每排(列)的金屬固定構件就近等電位連接。

（4）防雷接地、安全接地、電子系統工作接地、太陽能光伏系統接地及金屬箱體電站接地應相互連接在一起，形成共用接地系統。QX/T263-2015附錄C給出了三種常用的太陽能光伏系統接地方法。

2、屏蔽

（1）太陽能光伏系統的電子系統信號線宜采用密封的金屬殼層、同軸外套、穿金屬管或敷設在金屬槽盒內進行線路屏蔽保護。線路屏蔽層應首尾電氣貫通，并就近與光伏組件的金屬構件、等電位連接板和防雷接地裝置進行等電位連接。

（2）光伏匯流箱的屏蔽應符合GB/T 20047.1- 2006 表5的要求。

(3)當太陽能光伏電站房間進行格柵形大空間屏蔽時，應符合GB50057-2010中6.3.2的要求。

3、電涌保護器選擇和安裝

（1）用于光伏系統的電涌保護器，按試驗類型可選用I類試驗、II類試驗的產品，分別用[T1和[T2表示。用于電子系統和信號網絡的電涌保護器按試驗類型可分為A類(A1~A2)、B類(B1~B3)、C類(C1~C3)和D類(D1~ D2)。

（2）安裝于地面的太陽能光伏系統規模按光伏系統總裝機容量劃分，其中大于或等于30 MW為大型，小于30MW且大于或等于1MW為中型，小于1MW為小型。安裝于地面的太陽能光伏系統應選用II類試驗的電涌保護器，即[T2電涌保護器。電涌保護器可安裝在正極與等電位連接帶、負極與等電位連接帶、正極與負極之間。安裝于地面的太陽能光伏系統每一保護模式的標稱放電電流值I。不應小于QX/T263-2015表1中的要求。

（3）光伏建筑一體化太陽能光伏系統的防雷分類按系統所在建筑物的防雷類別劃分。光伏建筑一體化的太陽能光伏系統宜選用I類試驗的電涌保護器.即T1電涌保護器。電涌保護器可安裝在正極ΩX/T 263-2015與等電位連接帶、負極與等電位連接帶、正極與負極之間。光伏建筑一體化的太陽能光伏系統每- -保護模式的沖擊電流值Imp不應小于表2中的要求。

（4）電涌保護器的電壓保護水平Up不應大于QX/T263-2015表3的要求。

（5）電涌保護器的有效電壓保護水平U應小于設備耐沖擊電壓額定值的0.8倍。有效電壓保護水平的計算方法參見QX/T263-2015附錄D。

（6）電涌保護器的最大持續運行電壓UΩo不應小于太陽能光伏系統設備在標準測試條件下的開路電壓Ues的1.2倍。

（7）電涌保護器兩端連接的材料和最小截面應符合QX/T263-2015表4的要求。

（8）太陽能光伏系統電涌保護器應安裝在光伏匯流箱和/或機柜（機房）內。

（9）當安裝在光伏匯流箱內的第一級電涌保護器與直流配電柜（盤）之間的線路長度大于10m時，宜在機房或機柜內的直流配電盤上安裝第二級電涌保護器，參見QX/T263-2015附錄E。第二級電涌保護器可選用【T2】電涌保護器，In不應小于5KA，Up/f應小于0.8Uw，Ucpv應不小于1.2Uoc stc。

（10）當光伏匯流箱中過電流保護裝置需要防雷時，應在過電流保護裝置前端安裝電涌保護器。電涌保護器應選用【T2】電涌保護器，In不應小于10KA，Up/f 應小于0.8Uw，Ucpv應不小于1.2Uoc stc。

(11) 電涌保護器可按電流支路的形式（如 I，U，Y，L，等）安裝，參見QX/T263-2015附錄E

總之，光伏發電站的防雷接地雖然比較簡單，但是是光伏發電安全運行的主要環節，在設計、施工和運行維護過程中都要引起足夠的重視，確保接地良好，才能確保電站安全運行。

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