太陽能發(fā)電裝置防雷保護(hù)

前言

第1篇太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷的理論基礎(chǔ)和設(shè)計技術(shù)

第1章 雷電的成因、放電特性及計算模型

1.1 雷電的成因

1.2 雷擊閃電的特性

1.3 雷電放電的計算模型及雷電流的波形

1.4 雷電過電壓的抑制措施

第2章 光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)防雷技術(shù)特點

2.1 光伏電池陣列的雷擊率

2.2 雷電流分類

2.3 波形10/350μs和8/20μs的差別

2.4 建筑物受直擊雷的年預(yù)計雷擊次數(shù)估計

2.5 第一雷擊、負(fù)性后續(xù)雷擊、長時間雷擊的區(qū)分

2.6 雷保護(hù)水平的等級

2.7 用旋轉(zhuǎn)球體法確定雷擊保護(hù)范圍

2.8 避雷針的保護(hù)范圍

2.9 避雷針通過多支引下導(dǎo)線的分流作用

2.10 光伏發(fā)電系統(tǒng)等電位接地的實施

第4章 光伏發(fā)電系統(tǒng)等電位接地的原理和實施

3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)接地的作用

3.2 直流母線不經(jīng)過雷電流的接地方式

3.3 光伏發(fā)電裝置外殼接地的防雷效果

3.4 大型光伏發(fā)電系統(tǒng)——多臺光伏陣列并聯(lián)連接時的接地設(shè)計方案一（避雷針、光伏陣列、逆變器等電位接地）

3.5 大型光伏發(fā)電系統(tǒng)——多臺光伏陣列并聯(lián)連接時的接地設(shè)計方案二（光伏陣列與逆變器接地極分開）

3.6 光伏發(fā)電系統(tǒng)直流回路的接地保護(hù)

3.7 光伏發(fā)電系統(tǒng)由于接觸電壓引起的人體觸電事故

第4章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器的特點及使用接線圖

4.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)選用SPD的特點

4.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)中適應(yīng)直擊雷電流用的SPD

4.3 適應(yīng)直流電路保護(hù)的新型SPD

4.4 SPD的γ形接法

4.5 直流電路保護(hù)專用SPD

4.6 直擊雷且能量巨大時的SPD保護(hù)技術(shù)

4.7 直擊雷強電流（10/350μs）時的復(fù)合型防雷設(shè)計

4.8 根據(jù)不同雷電流波形選用SPD

第5章 光伏發(fā)電系統(tǒng)遭受雷擊時產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和電流計算

5.1 感應(yīng)電流的計算

5.2 方形導(dǎo)體閉環(huán)形成互感的感應(yīng)電壓計算

5.3 光伏模塊之間通過續(xù)流二極管流過的電流計算

5.4 避雷針與相鄰光伏模塊平行布置時感應(yīng)電壓計算

5.5 避雷針與相鄰光伏模塊垂直布置時感應(yīng)電壓的計算

第6章 光伏電池模塊不同接法時的互感計算

6.1 光伏電池模塊概述

6.2 配線（布線）產(chǎn)生的互感計算

6.3 光伏模塊串聯(lián)時的互感

6.4 遠(yuǎn)方雷擊的影響

第7章 光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷設(shè)計和施工

7.1 小型（屋頂型）光伏發(fā)電裝置對遠(yuǎn)方雷擊保護(hù)的施工實裝圖

7.2 小型（屋頂型）光伏發(fā)電裝置對直擊雷保護(hù)的施工實裝圖

7.3 地面設(shè)置大型光伏發(fā)電裝置防雷保護(hù)方案和施工布線圖

7.4 大廈屋頂上設(shè)置的中型（100kW以下）光伏發(fā)電裝置的防雷保護(hù)方案和接地網(wǎng)絡(luò)布線

第2篇 國內(nèi)光伏發(fā)電裝置防雷設(shè)計和施工實例

第8章 獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷技術(shù)

8.1 小型建筑物屋頂?shù)墓夥l(fā)電裝置

8.2 村落光伏電站的防雷措施

第9章 大型并網(wǎng)光伏電站防雷技術(shù)

9.1 陜西省5～10MW某光伏發(fā)電項目防雷設(shè)計的特點

9.2 陜西省靖邊縣5MW大型光伏電站

9.3 德州皇明教育基地2MW光伏電站防雷設(shè)計特點

9.4 青海烏蘭50MW大型并網(wǎng)光伏電站防雷設(shè)計特點

9.5 江蘇徐州協(xié)鑫18MW大型光伏電站安裝避雷針后的“熱斑”效應(yīng)研究

9.6 大規(guī)模光伏電站防雷設(shè)計中雷擊感應(yīng)電壓的計算

第10章 光伏發(fā)電子系統(tǒng)防雷實用技術(shù)及施工

10.1 等電位連接

10.2 接地技術(shù)

10.3 光伏電站匯流箱的設(shè)計和功能

10.4 防雷器（防雷模塊）的設(shè)計和安裝

10.5 光伏陣列在雷擊時感應(yīng)電容、傳導(dǎo)效應(yīng)產(chǎn)生過電壓的防范

10.6 從地區(qū)氣象情況出發(fā)進(jìn)行光伏電站的防雷設(shè)計

參考文獻(xiàn)2100433B

太陽能發(fā)電裝置防雷保護(hù)內(nèi)容簡介

《太陽能發(fā)電裝置防雷保護(hù)》由中國電力出版社出版。《太陽能發(fā)電裝置防雷保護(hù)》共分兩篇10章，第1篇（1～7章）雷電的生成、特性、計算模型、光伏發(fā)電裝置防雷技術(shù)特點、等電位接地原理、各種新型避雷器（SPD）的特點和線路、光伏模塊感應(yīng)電壓計算、光伏發(fā)電防雷設(shè)計施工等。第2篇（8～10章）介紹獨立光伏系統(tǒng)（小型、千瓦級）和中、大型光伏系統(tǒng)（1～50MW）防雷技術(shù)施工簡介、地區(qū)氣象狀況、對防雷的影響等。

太陽能發(fā)電裝置防雷保護(hù)作者簡介

游志遠(yuǎn)，江蘇省揚州市氣象局防雷辦主任，高級工程師。馮垛生，廣東工業(yè)大學(xué)自動化學(xué)院教授，系主任。曾在我社出版過《微波技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用》，在人民郵電出版社出版過《太陽能發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用》、《太陽能光伏發(fā)電技術(shù)圖解指南》、《智能電網(wǎng)入門》等書籍，具有豐富的寫作經(jīng)驗。

1．防雷保護(hù)裝置維護(hù)檢查的必要性

為了使建筑物的防雷保護(hù)裝置具有可靠的保護(hù)效果，不僅要有合理的設(shè)計和正確的施工，還要注意經(jīng)常維護(hù)檢查，因為防雷保護(hù)裝置如果不符合要求，它不僅不能起到雷電保護(hù)的作用，有時甚至?xí)菇ㄖ锾幱诟ｋU的情況下。例如，在避雷針的針尖上懸掛收音機天線或曬衣服的鐵絲，在裝有防雷引下線的墻壁上，離引下線很近的地方，交叉或平行敷設(shè)強電或弱電系統(tǒng)的架空進(jìn)戶線；明設(shè)引下線因保護(hù)不好受到機械力損壞而中斷等。這些情況都是很危險的。如果一旦防雷保護(hù)裝置接受雷擊，很可能導(dǎo)致人身傷亡或建筑物損壞的嚴(yán)重后果。因此防雷工程除必須有嚴(yán)格的驗收外，還應(yīng)有常年的維護(hù)和檢查。

2．防雷保護(hù)裝置的維護(hù)檢查

防雷保護(hù)裝置的維護(hù)檢查是由使用單位負(fù)責(zé)的，也可請設(shè)計單位協(xié)助進(jìn)行。維護(hù)檢查分定期檢查及臨時檢查：對于重要工程，應(yīng)在每年雷雨季節(jié)以前作定期檢查；對于一般性工程，應(yīng)每隔兩三年在雷雨季節(jié)以前作一次定期檢查。有特殊需要時，可作臨時性的檢查。

防雷保護(hù)裝置維護(hù)檢查事項：

(1)檢查是否由于修繕建筑物或建筑物本身的變形使防雷保護(hù)裝置的保護(hù)隋況發(fā)生變化；

(2)檢查有無因挖土方、敷設(shè)其他管線路或種植樹木而挖斷接地裝置；

(3)檢查各處明裝導(dǎo)體有無因銹蝕或機械力的損傷而折斷的情況；

(4)檢查引下線距地2m一段的絕緣保護(hù)處理有無破壞情況，卡子有無接觸不良；

(5)檢查接地裝置周圍的土壤有無沉陷情況；

(6)測量全部接地裝置的流散電阻。

如發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置的電阻值有很大變化時，應(yīng)將接地系統(tǒng)挖開檢查。對于暗裝防雷網(wǎng)或利用混凝土柱子鋼筋作為引下線的工程，由于設(shè)計的規(guī)定，都非?？煽?。一般不需要平時檢驗，但每隔五、六年，需要作接地電阻測量。如發(fā)現(xiàn)有不合乎要求的地方，應(yīng)即時作補救處理。例如導(dǎo)體腐蝕達(dá)30%以上時，應(yīng)更換導(dǎo)體。

常用的防雷保護(hù)裝置有接閃器、避雷線、避雷器等。

一、接閃器

接閃器包括避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)，是防止直擊雷的有效措施。接閃器的作用是把雷電引向自身，通過與其連接的引下線，經(jīng)接地裝置將雷電流泄人大地從而保護(hù)其保護(hù)范圍內(nèi)的電氣設(shè)備、線路、建筑物和物品免遭雷擊。

避雷針有離開建筑物單獨裝設(shè)的獨立避雷針，也有裝設(shè)在建筑物頂部的附設(shè)避雷針。避雷帶、避雷網(wǎng)一般裝設(shè)在建筑物的頂端周圍。

二、避雷線

避雷線(即架空地線)是由懸掛在空中的水平接地導(dǎo)線(接閃器)、接地引下線和接地體(接地電極)組成的。避雷線對雷云電場引起的畸變比避雷針要小，所以其吸雷作用及保護(hù)寬度均較避雷針為小，但這可以減少自身的落雷次數(shù)。避雷線的保護(hù)長度是與線等長的，故特別適宜于保護(hù)架空線路及大型建筑物，近年來世界大多數(shù)國家已采用避雷線來保護(hù)500kV大型高壓變電站。

在確定架空避雷線的高度時應(yīng)計及弧垂的影響。在無法確定弧垂的情況下，架空避雷線中點的弧垂當(dāng)?shù)雀咧е鶈柕木嚯x小于120m時，宜采用2m；距離為120～150m時，宜采用3m。

三、避雷器

避雷器是防止雷電侵入波造成危害的保護(hù)設(shè)備，當(dāng)雷電侵入波沿線路侵入時，避雷器能及時將雷電流導(dǎo)人大地中，防止電氣設(shè)備遭受雷擊。

避雷器是一種過電壓限制裝置。早期主要用來限制由線路傳入的雷電過電壓的幅值，后來發(fā)展到用來限制某些小能量的操作過電壓，近年來已拓寬到線路防雷和深度限制操作過電壓的領(lǐng)域中，故也可稱為過電壓限制器，簡稱限壓器。限壓器使用時安裝在被保護(hù)設(shè)備附近，接在被保護(hù)設(shè)備的相線與地之間。在正常情況下，當(dāng)作用在限壓器上的電壓為系統(tǒng)的相對地電壓時，限壓器不導(dǎo)通(最多只流過微安級的泄漏電流)。在過電壓情況下，當(dāng)作用在限壓器上的電壓達(dá)到限壓器的動作電壓時，限壓器導(dǎo)通，通過大電流，釋放過電壓能量，并將過電壓限制到允許水平，達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。在過電壓能量釋放后，限壓器應(yīng)能自動恢復(fù)到不導(dǎo)通狀態(tài)，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。電力系統(tǒng)中采用的過電壓限制器有保護(hù)間隙、排氣式避雷器(管式避雷器)和閥式避雷器等，其中閥式避雷器的應(yīng)用最為廣泛。

柴油發(fā)電機組要進(jìn)行必要的防雷保護(hù)。特別是直接與架空配電線路連接的柴油發(fā)電機組必須進(jìn)行防雷保護(hù)，應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，按不同情況對發(fā)電機絕緣采取不同的防雷保護(hù)措施。

單機容量為300～1500kw的直配電機，采用9的保護(hù)接線進(jìn)行過電壓保護(hù)。單機容量為300kw及以下的高壓直配電機，根據(jù)具體情況和運行經(jīng)驗，采用10(a)的保護(hù)接線，或10(b)的方式，只在線路入戶處裝設(shè)一組避雷器和電容器，并在靠近人戶處的電桿上裝設(shè)保護(hù)間隙或?qū)⒔^緣子鐵腳接地。個別重要電機采用9的保護(hù)接線。

保護(hù)高壓旋轉(zhuǎn)電機用的避雷器，一般采用磁吹避雷器，避雷器宜靠近發(fā)電機裝設(shè)。在一般情況下，避雷器可裝在電機出線處；如接在每一組母線上的發(fā)電機不超過兩臺，或單機容量不超過500kw，且與避雷器的距離不超過50m時，避雷器也可裝在每一組母線上

當(dāng)直配電機中性點能引出且未直接接地時，應(yīng)在中性點上裝設(shè)磁吹或普通閥型避雷器。避雷器額定電壓不應(yīng)低于發(fā)電機最高運行相電壓，對于線電壓為6．3kV的發(fā)電機應(yīng)選用FCD-4型或FZ-4型4kV的避雷器；10. 5kV的發(fā)電機應(yīng)選用FCD-6型或Fz-6型6kV的避雷器。