光伏发电防雷避雷设计方案.docx

资源描述

光伏发电防雷避雷设计方案.docx

《光伏发电防雷避雷设计方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光伏发电防雷避雷设计方案.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

光伏发电防雷避雷设计方案.docx

光伏发电防雷避雷设计方案

太阳能光伏电厂综合防雷

设计方案

山西捷力通防雷科技有限公司

2016-6-25

一、光伏电厂防雷重要性

在当今人类科学技术的发展已进入了高信息化的发展阶段。

基于近些年来太阳能光伏发电系统的数量、规模和应用规模都在不断扩大，为确保太阳能光伏并网发电系统安全可靠运行，太阳能光伏并网发电系统的防雷设计也越来越受重视，对于系统中微电子仪器设备普遍存在着绝缘强度低，过电压耐受能力差等致命弱点，一旦遭受雷击过压的冲击，轻则造成这些电子系统的运行中断，设备永久性损坏；重要的是这些系统所承负的那些须实时运行的后续工作的中断瘫痪所造成的不可估量的直接与间接的巨大经济损失和影响。

因此要根据太阳能光伏并网发电系统的特点来合理设计可靠的防雷方案。

二、太阳能光伏发电系统的雷电防护

太阳能光伏并网发电系统的基本组成为：

太阳电池方阵、直流配电柜、交流配电柜和逆变器等。

太阳电池方阵的支架采用金属材料并占用较大空间且一般放置在建筑物顶部或开阔地，在雷暴发生时，尤其容易受到雷击而毁坏，并且太阳电池组件和逆变器比较昂贵，为避免因雷击和浪涌而造成经济损失，有效的防雷和电涌保护是必不可少的。

太阳能光伏并网电站防雷的主要措施有：

三、方案设计依据：

（1）《建筑物防雷设计规范》（2010版）GB50057-2010

（2）《交流设备接地装置》DL/T621

（3）《雷电电磁脉冲的防护》IEC6I312

（4）《过电压保护器》IEC61643

（5）根据本工程相关《岩土工程勘察报告》

（6）《低压配电设计规范》GB50054-95

（7）《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》GBJ64-83

（8）《电子设备雷击保护导则》GB7450-87

（9）《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-92

（10）《建筑物防雷》IEC61024

（11）《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012

四、方案设计

1、外部直击雷防雷

设计内容：

所谓雷击防护：

就是由避雷针（或避雷带、避雷网、避雷针塔）、引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故；在0级保护区即外部作无源保护，主要有避雷针（网、线、带）和接地装置（接地线、地极）。

具体实施方法：

当光伏设备放置在已经建成的建筑物顶部时，应考虑到原有的外部防雷系统。

如果光伏设备处于保护范围内，可以不用另加外部防雷系统，反之则要另加外部防雷系统，避雷针的布置需要既考虑光伏设备在保护范围内，又要尽量避免阴影投射到光伏组件上。

良好的接地使接地电阻减小，才能把雷电流导入大地，减小地电位，各接地装置都要通过接地排相互连接以实现共地防止地电位反击。

独立避雷针（线）应设独立的集中接地装置，接地电阻必须小于10Ω。

低压电力设备接地装置的接地电阻，不宜超过4Ω。

光伏设备的接地系统设计为环形接地极（水平接地电极），建议网络大小为20m×20m。

固定的金属支架大约每隔10m连接至接地系统。

太阳能光伏发电设备和建筑的接地系统通过镀锌钢相互连接，在焊接处也要进行防腐防锈处理，这样既可以减小总接地电阻又可以通过相互网状交织连接的接地系统可形成一个等电位面，显著减小雷电作用在各地线之间所产生的过电压。

水平接地极铺设在至少0.5m深的土壤中（距离冻土层深0.5m），使用十字夹相互连接成网格状。

同样，在土壤中的连接头必须用耐腐蚀带包裹起来。

2.等电位连接：

实现各金属物体之间等电位，防止互相之间发生闪络或击穿。

防雷系统的关键部分是太阳能光伏并网发电系统的所有金属结构和设备外壳连通并接地。

具体的做法是：

太阳电池组件和支架及设备的外壳直接接到等电位系统上，直流和交流电缆通过安装电涌保护器间接接到等电位系统上。

为防止部分雷电流侵入建筑物，光伏组件边框上的接地孔须用BVR-1x6铜绞线逐个跨接，直至两边边缘与支架的连接螺栓用线鼻可靠固定，站内所有设备（主要为光伏组件及其附件，包括组件支架）均应按DL/T621《交流电气装置接地》要求可靠接地；光伏方阵区内相邻组件间、相邻矩阵间均需通过接地线相连，并最终与主接地网连接。

3.屏蔽：

实现建筑物、线路和设备对外界的电磁屏蔽隔离，防止电磁脉冲和感应高电压。

屏蔽是当雷电在系统附近的大地放电雷云在附近经过时，通过降低电磁场与系统输电线路的相互作用对系统提供保护。

具体的实施方法是：

采用密封的导电壳层、同轴外套或内通电缆的电缆管，或者在电缆沟中电缆上面敷高裸露保护线等方式。

屏蔽装置的外壳应连接到设备地线上。

4.浪涌保护：

通过在带电电缆上安装浪涌保护器实现，减少电涌和雷电过电压对设备造成损坏。

太阳能光伏并网发电系统的雷电浪涌入侵途径，除了太阳能电池方阵外，还有配电线路、接地线等，

具体防护措施：

1、每个光伏子阵列直流防雷汇流箱内有直流防浪涌保护装置。

2、控制室内直流防雷配电柜设置直流防浪涌保护装置。

3、在并网接入控制柜中安装浪涌保护器，以防护沿连接电缆侵入的雷电波。

为防止浪涌保护器失效时引起电路短路，必须在浪涌保护器前端串联一个断路器或熔断器,过电流保护器的额定电流不能大于浪涌保护器产品说明书推荐的过电流保护器的最大额定值。

4、当太阳能电池方阵架设在接闪器保护范围内时，太阳能电池方阵置于LPZ0B区内，配电设备和逆变器必须置于LPZ1区内，为此应在逆变器的直流输入端配置直流电源浪涌保护器（如图5所示），直流电源浪涌保护器可选用专门用于直流配电系统的浪涌保护器，也可选用交流配电系统的浪涌保护器，并按换算公式Vdc=1.414Vac计算。

作为第一级浪涌保护应该选择开关型浪涌保护器以泄放大的雷电流，直流浪涌保护器的主要技术参数应满足如下要求：

额定放电冲击电流Iimp≥5kA（10/350μs）；在逆变器与并网点之间必须加装第二级电源防雷器，可选限压型浪涌保护器，具体型号应根据工作电压和现场情况确定。

综合采用以上措施可以逐级将雷电流降低，最终控制在设备能承受的电压范围之内。

大量实践证明这些措施是非常有效的。

5、光伏电站项目防雷环境预警监控系统结构

6、防雷接地系统：

接地是防雷的重要组成部分是防雷装置的基础，本工程为山地地形，对保护接地、工作接地和过电压保护接地采用一个总的接地网。

其接地装置的接地电阻值按不大于0.5Ω考虑，为了使雷电流更好的泻入大地，为保证光伏电厂的接地阻值，我们将水平接地体采用明敷，布置成外缘闭合的环形接地网。

此次设计我们接地体的具体位置和引下线的具体路由，在施工时严格按照设计图纸和防雷规范以尽可能的减少引下线的长度。

通过增大导线载面和减小引下线长度的措施，来尽量减小接地引线的电阻值。

具体的实施方法：

1、水平接地带采用-60X6mm热镀锌扁钢,山地地形明敷，能暗敷时需要暗敷0.8m。

接地带边缘转角处采用弧形布置。

垂直接地极采用Φ50,长为2.5m的热镀锌钢管.接地体与建筑物距离不宜小于1.5米，光伏方阵区内相邻组件间、相邻矩阵间均需通过接地线相连，并不少于两点与主接地网连接,焊接处做防腐处理系统的接地电阻的阻值R≤0.5Ω,如实测电阻不满足要求时，可增加垂直接地体、可扩大接地网面积或采取降阻剂等措施。

对经常有人出入的走道处，应铺设砾石、沥青路面或“帽檐式电阻率的路面结构层（即路面铺设砾石、沥青）作为安全措施。

”均压带，本工程建议采用高10、水平接地体过路时须穿Φ80镀锌钢管保护，接地体敷设位置应不防碍设备的拆卸与检修。

2.防雷接地系统施工图纸：

五、产品说明

1、光伏电涌保护器

本系列光伏专用电涌保护器适用于光伏汇流箱、直流配电柜、光伏电站的配电和控制系统中，主要安装于电气系统的各级配电柜中，对直击雷、感应雷和操作过电压等能抑制其瞬态过电压幅值，泄放电涌能量，从而保护用电设备。

产品功能

插拔设计，可以带电更换，易于维护；

内置热脱扣设计，安全性能高，无续流；

指示窗口绿色表示正常，任一变黑色表示故障，提示更换，清晰易辨；

可选配遥信监测接口，能实现远程监控；

电压保护水平低、通流容量大、性能稳定；

产品符合：

GB18802.1-2011《低压配电系统的电涌保护器（SPD）第一部分：

性能要求和试验方法》、YD/T1235.2《通信局（站）低压配电系统电涌保护器测试方法》。

技术参数

产品型号

GPU1-ZS48

GPU1-ZS500

GPU1-ZS1000

额定工作电压Un（V）DC

500

1000

最大持续工作电压Uc（V）DC

750

1450

标称放电电流In（8/20）KA

最大放电电流Imax（8/20）KA

电压保护水平Up（KV）

0.5

3.5

3.9

防护等级

IP20

温度范围

-40℃...+85℃

阻燃等级

接线能力

6-35mm2

相对湿度

≤95%

海拔高度

4000m

远程遥信接点

可选

安装方式

35mmTH导轨

2、太阳能防雷箱

本系列太阳能防雷箱满足高效能、高可靠性二特别设计要求，方便维护，可与光伏逆变器配套组成完整的光伏发电系统解决方案。

适用于太阳能直流配电和控制系统中，对光伏系统发电量统计、防雷保护，安装在太阳能发电系统的汇流侧。

产品功能

满足室外安装的使用要求，防护等级达IP65；

可接入1-16路太阳能电池串列，每路电流可达6-63A；

接入最大光伏串列的开路电压值可达1000V；

每路光伏串列具有二极管防反接保护功能；

具有光伏专用交直流防雷保护。

技术参数

产品型号

GPU1-AS48

GPU1-AS300

GPU1-AS500

GPU1-AS690

GPU1-AS1000

直流输入电压

48VDC

VDC

500VDC

690VDC

1000VDC

交流输出电压

220V/380VAC

直流输入电流

6-63A

交流输出电流

6-63A

直流输入回路

1-16

交流输出回路

1-16

交直流防雷保护

有

防雷失效指示

有

防护等级

IP65

电能计量

可选

温度范围

-40℃...+85℃

最大接线能力

25mm2

相对湿度

≤95%

海拔高度

3000m

3、光伏防雷智能汇流箱

本系列光伏防雷汇流箱用于连接光伏阵列及逆变器，实现汇流功能，同时提供防雷、防反及过流保护，监测光伏阵列的单串电流、汇流电压及箱体温度、防雷器状态，断路器状态等数据。

适用于太阳能发电系统中光伏电池阵列的汇流配电，高性能的电子器件组配方式保障设备的安全运行，降低了的使用过程中对发电功率的损耗，提供产值。

产品功能

箱体采用优质冷轧钢板，整体成型，焊接点少，结构安全、可靠，具有足够的机械强度，防护等级达到IP65。

可根据需求选配挂式、卧式等安装方式，满足室外安装的要求；

采用国际知名品牌直流断路器、熔断器、电涌保护器，对过电流、过电压、雷电浪涌均有保护；

4路、8路、12路、14路、16路多种规格可供选择，其他规格可定制。

每路正、负极各配置一套光伏专用熔断器。

采用光伏专用高压电涌保护器，实现正极对地、负极对地，正负极间全保护，工作电压达到直流1000V；

汇流箱智能监测单元模块采用霍尔传感器穿孔式测量，测量设备与电气设备完全隔离，有效提高发电效率，保证设备安全；

汇流箱测控模块可以监测每串组件的电流、汇流母线电压、箱体温度、电涌保护器状态、熔断器状态等；

汇流箱测控模块具备数据显示功能，能就地显示电流、电压、温度、设备地址等信息；

具有标准的RS-485串口通信，通过标准Modbus通信协议将状态、数据上传至监控平台，配置的外部接口部分均采用光耦隔离，通信接口采取防雷保护措施；

采用汇流箱自身供电，现场无需要针对供电单独布线，自供电源具备防反接、过流、过压保护、防腐蚀、防尘等功能；

可选配防反功能模块，模块采用国际知名品牌，以保障光伏汇流箱在其他设备，如光伏列阵电池板异常、逆变器故障逆向过电压发生时，防止故障，确保设备安全运行；

箱体上具有铝制铭牌，标示箱体技术参数等信息。

技术参数

型号

GPC1-ASZ-1000-4

GPC1-ASZ-1000-8

GPC1-ASZ-1000-12

GPC1-ASZ-1000-16

直流输入最高电压

1000VDC

输入回路

汇流最大输出能力

60A

120A

160A

200A

汇流输出回路

单路直流输入电流

1-15A

供电方式

自供电源

防反二极管模块（选配）

55A

输出回路接线端口

1-PG29/25-70mm2

内部保险熔丝等级

1000VDC专用熔丝，电流等级根据需要选用

通讯模式

RS-485-串口通信

通讯协议

工业标准Modbus通信协议

通讯端口配线

PG7/1.5mm2低阻四芯屏蔽双绞线

光伏专用电涌保护器模块

有，正极对地、负极对地、正负极间全保护

雷击计数

可选

防雷模块劣化模块

有

母线电压检测

有

开关状态提示

有

接地电阻

≤4Ω

箱体防护等级

IP65

箱内温度报警设置域

+50...85℃

使用环境温度

-40...+55℃

使用环境湿度

0-95%

使用环境海拔

≤4000m

高*宽*深（壁挂式）

722*400*243mm

722*570*243mm

722*640*243mm

安装方式

支架挂式/卧式/立柱式（可根据需要选配）

4、交流防雷汇流箱

本系列交流防雷汇流箱用于光伏电站各区域之间逆变器输出端的连接，实现汇流功能。

同时提供防雷、防反及过流保护，监测汇流电压、电流及箱体温度、防雷器状态，断路器状态等数据。

适用于分布式光伏屋顶电站对并网逆变器的输出汇流配电，可配置防雷模块、多功能电表，并能实现远程监控。

产品功能

1.适用范围广

-输入、输出电压最高达400VAC。

-防护等级达到IP65，完全满足室外安装。

2.安全性强、经济性高

-标配四极交流防雷模块，全模式保护

-输出回路采用国内外知名品牌断路器。

-实现智能采集，具备RS485通信接口（选配）,通过上位机软件远程监控设备运行状况，故障分析。

-挂壁式安装，体积小、重量轻，降低工程施工成本符合国内外安全规格要求。

技术参数

型号规格

GPC1-AS-400AC-4

GPC1-AS-400AC-8

GPC1-AS-400AC-16

性能

最大汇流能力

4支路汇250AAC

8支路汇500A AC

16支路汇1000AAC

单路输入电流

输入电流≤63AAC

输入电流≤32AAC

防雷保护

最大持续运行电压Uc（V）

385

标称放电电流In（8/20）KA

最大放电电流Imax（8/20）KA

电压保护水平Up（KV）

1.6

交流极数

监控参数

通讯模式

RS-485串口通信，工业标准Modbus通信协议

智能采集

输出电压、电流、频率、功率因数、功率、防雷模块故障状态等

机械与环境参数

箱体材料

冷轧钢板 / 不锈钢 / PC 材质（可根据需要选配）

使用环境

温度：

-40～+55℃，湿度：

0～ 90% 无凝露

高*宽*深（壁挂式）

722*400*243mm

722*570*243mm

722*640*243mm

安装方式

支架挂式/卧式/立柱式（可根据需要选配）

山西捷力通防雷科技有限公司

河南扬博防雷科技有限公司

陕西伟信防雷科技有限公司

雷百汇防雷商城

展开阅读全文