光伏電站直流側防雷系統技術分析

張威

摘要：雷擊可能影響光伏發電機及其暴露的安裝地點以及逆變器的敏感電子設備。因此，有必要通過雷擊來估計風險，并將這些結果考慮在內。IEC（EN）62305-2規定了計算雷擊結構和選擇雷電保護系統所產生風險的程序和數據。實際上，安裝技術指南建議使用SPD（電涌保護裝置）保護光伏電站的直流和交流側。本文的目的是估算雷電放電產生的電壓，并根據風險分析和保護成本確定防雷措施的有效需求。

關鍵詞：光伏電站；直流側；防雷系統

1.光伏電站的特點

由于光伏發電機的空間需求很大，光伏系統尤其受到雷暴期間雷電放電的威脅。在建筑物上安裝PV模塊不會增加雷擊的風險，因此不能直接從光伏系統的存在中獲得防雷請求。然而，在發生雷擊時，建筑物的電氣設施可能會增加。這是基于以下事實：由于現有立管和電纜線路中建筑物內部的PV線路的布線，雷電流可能導致強傳導和輻射干擾。在太陽能發電廠的情況下，目的是保護操作建筑物和光伏陣列免受火災（直接雷擊）以及電氣和電子系統（逆變器，遠程診斷系統，發電機主線）的影響。閃電電磁脈沖（LEMP）。

2.風險評估

根據IEC EN 62305-2，要確定結構是否應防雷擊，必須進行風險評估。然后t將應用于要保護的結構是PV系統的特定情況。標準認可四種不同的損壞源：S1 - 閃爍到結構；S2 - 在結構附近閃爍；S3 - 閃爍到服務；S4 - 在服務附近閃爍。閃電的三種基本類型的損壞也可以區分出來：D1 - 對生物的傷害；D2 - 物理傷害；D3 - 電氣和電子系統故障。

結構附近閃爍導致結構的風險成分：RM - 與LEMP引起的內部系統故障相關的組件。由于連接到結構的服務閃爍導致結構的風險組件：RU - 由于在進入結構的線路中注入雷電電流而導致結構內部的觸摸電壓對生物造成傷害的組件；RV - 由于通過或沿著進入的服務傳輸的雷電流造成的物理損壞（由外部安裝和金屬部件之間的火花引發的火災或爆炸）相關的部件；RW-與內部系統故障相關的組件，這些內部系統由于在輸入線路上引起的過電壓而傳輸到結構中。由于連接到結構的服務附近的閃光引起的結構的風險組件：RZ - 與進入線路上引起的過電壓并傳輸到結構的內部系統故障相關的組件。根據IEC EN 62305-2，應遵循以下風險管理程序：- 識別要保護的物體及其特性；- 識別物體中的所有類型的損失以及相關的相應風險R（R1至R4）；- 評估每種類型損失的風險R（R1至R4）；- 通過比較具有可容忍風險RT的結構的風險R1，R2和R3來評估保護需求；- 通過比較有和沒有保護措施的總損失成本來評估保護的成本效益。在這種情況下，應對結構的風險R4組成部分進行評估，以評估此類成本。另一種方法是將風險R4置于PV計劃所有者定義的可容忍風險之下。

3.光伏（PV）系統的保護

光伏發電站，也稱為太陽能發電站，是一種大型光伏系統（PV系統），設計用于向電網供應商用電力。它們與大多數建筑安裝和其他分散式太陽能應用不同，因為它們在公用事業層面供電，而不是向本地用戶或用戶供電。它們有時也被稱為太陽能農場或太陽能牧場，尤其是在農業區域時。通用表達式實用程序級太陽能有時用于描述此類項目。

光伏系統越來越被認為是可再生能源的一種有效且經濟的來源，現在它從商業和住宅的補充能源解決方案、太陽能電池在SelARPACK的大規模發電、屋頂屋頂光伏陣列的安裝、以及在開放、暴露的太陽園中的選址。陽離子使光伏系統高度敏感，部分雷擊電流、閃閃電流可直接進入雷電系統，直接受到雷擊外接防雷系統（LPS）或VA暫態電壓的影響。

通過對浪涌保護器（SPDS）的安裝，在DC-AC逆變器的直流和側上都能實現保護光伏系統，從而有效地保護分接電流。電源SPD選擇應符合BS EN 61643-11。在技術鑒定DC-CLC/TS 50539—12 2010中提供適當的SPD以保護逆變器的每一側取決于P陣列是否受到外部LPS的保護，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。太陽能電源通過光伏模塊將光直接轉換為電能。然而，這不同于并且不應該與聚光太陽能混淆，這是另一種大規模的太陽能發電技術，它利用熱量來驅動各種傳統的發電機系統。兩種方法都有其自身的優點和缺點，但迄今為止，由于各種原因，光伏技術已在該領域中得到更廣泛的應用。截至2013年，光伏系統的數量超過集中器約40比1。

在光伏系統的DC側安裝專門用于PV系統直流側的SPD。應該安裝所需的SPD的數量是基于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，一個安裝在盡可能靠近逆變器的單個SPD應該是足夠的，如果PV陣列和逆變器之間的距離大于10 m，則應該安裝兩個SPDs，一個靠近逆變器，另一個靠近PV陣列。MIN型1 + 2 SPDS FPV系統。ESP DC550125/PV ANDESP DC1000/125/PV.適合于此目的，為保護部分電流提供保護，對于雷電保護臭氧（LPZ）邊界LPZ OA到LPZ 2。

逆變器的交流側應安裝在逆變器側的交流側，取決于外部LPS的狀態，SPD應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之間的關系大于10μm，在這種情況下，兩個SPD應該被安裝。一個劑量到逆變器位置2），另一個接近MdB（OCTASE 3A FUSE ESP組合電源電源保護器，如ESP D1系列）?；駿SP 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體組之間進行全模式保護的電壓使低電壓通過，以獲得最佳電涌保護性能。LPS等級（E提供的雷電防護水平（PU））和連接到結構的金屬服務進一步確定了近似的FESS-SPD到B。

4.結語

必須在風險分析和保護成本的基礎上評估對光伏系統的防雷措施的需求。在本文中，IEC 62305系列的風險評估程序應用于光伏系統，以計算不同損壞源的浪涌過電流。還示出了用于計算PV系統的DC回路上的感應電壓的公式和標準。

參考文獻：

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

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