4、光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷措施和設(shè)計要求
(1)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)或發(fā)電站建設(shè)地址的選擇，要盡量避免放置在容易遭受雷擊的位置和場合。
(2)盡量避免避雷針的投影落在太陽電池方陣組件上。
(3)根據(jù)現(xiàn)場狀況，可采用避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)等不同防護(hù)措施對直擊雷進(jìn)行防護(hù)，減小雷擊概率，并應(yīng)盡量采用多根均勻布置的引下線將雷擊電流引入地下。多根引下線的分流作用可降低引下線的引線壓降，減少側(cè)擊的危險，并使引下線泄流產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度減小。
(4)為防止雷電感應(yīng)，要將整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的所有金屬物，包括電池組件外框、設(shè)備、機(jī)箱/機(jī)柜外殼、金屬線管等與聯(lián)合接地體等電位連接，并且做到各自獨立接地。光伏發(fā)電系統(tǒng)等電位連接。
(5)在系統(tǒng)回路上逐級加裝防雷器件，實行多級保護(hù)，使雷擊或開關(guān)浪涌電流經(jīng)過多級防雷器件泄流。一般在光伏發(fā)電系統(tǒng)直流線路部分采用直流電源避雷器，在逆變后的交流線路部分使用交流電源避雷器。避雷器在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用。
(6)光伏發(fā)電系統(tǒng)的接地類型和要求主要包括以下幾個方面。
?、俜览捉拥亍０ū芾揍?帶)、引下線、接地體等，要求接地電阻小于10歐姆，并最好考慮單獨設(shè)置接地體。
?、诎踩Ｗo(hù)接地、工作接地、屏蔽接地。包括光伏電池組件外框、支架，控制器、逆變器、配電柜外殼，蓄電池支架、金屬穿線管外皮及蓄電池、逆變器的中性點等，要求接地電阻小于等于4歐姆。
?、郛?dāng)安全保護(hù)接地、工作接地、屏蔽接地和防雷接地4種接地共用一組接地裝置時，其接地電阻按其中最小值確定；若防雷已單獨設(shè)置接地裝置時，其余3種接地宜共用一組接地裝置，其接地電阻不應(yīng)大于其中最小值。
?、軛l件許可時，防雷接地系統(tǒng)應(yīng)盡量單獨設(shè)置，不與其他接地系統(tǒng)共用，并保證防雷接地系統(tǒng)的接地體與公用接地體在地下的距離保持在3m以上。
5、接地系統(tǒng)的材料選用
(1)避雷針。
避雷針一般選用直徑12～16mm的圓鋼，如果采用避雷帶，則使用直徑8mm的圓鋼或厚度4mm的扁鋼。避雷針高出被保護(hù)物的高度應(yīng)大于等于避雷針到被保護(hù)物的水平距離，避雷針越高保護(hù)范圍越大。
(2)接地體。
接地體宜采用熱鍍鋅鋼材，其規(guī)格一般為：直徑50mm的鋼管，壁厚不小于3.5mm；50mm×50mm×5mm角鋼或40mmx4mm的扁鋼，長度一般為1.5～2.5m。接地體的埋設(shè)深度為上端離地面0.7m以上，因連接焊接過的部位要重新做防腐防銹處理。
為提高接地效果，也可以使用專用非金屬石墨接地體模塊，這種模塊是一種以非金屬材料為主的接地體，它由導(dǎo)電性、穩(wěn)定性較好的非金屬礦物和電解物質(zhì)組成，這種接地體克服了金屬接地體在酸性和堿性土壤里親和力差且易發(fā)生金屬體表面銹蝕而使接地電阻變化，當(dāng)土壤中有機(jī)物質(zhì)過多時，容易形成金屬體表面被油墨包裹的現(xiàn)象，導(dǎo)致導(dǎo)電性和泄流能力減弱的情況。這種接地體增大了本身的散流面積，減少了接地體與土壤之間的接觸電阻，具有強(qiáng)吸濕保濕能力，使其周圍附近的土壤電阻率降低，介電常數(shù)增大，層間接觸電阻減小，耐腐蝕性增強(qiáng)，因而能獲得較小的接地電阻和較長的使用壽命。接地體模塊外形為方形，規(guī)格尺寸一般為500mm×400mm×60mm，引線電極采用90mm×40mm×4mm的鍍鋅扁鋼，重量為20kg左右。接地體可根據(jù)地質(zhì)土壤狀況和接地電阻需要埋入1～5塊。
(3)引下線。
引下線一般使用圓鋼或扁鋼，要優(yōu)先選用圓鋼，直徑不小于8mm；如用扁鋼，截面積應(yīng)不小于4mm2；要求較高的要使用截面積為35mm2的雙層絕緣多股銅線。
(4)專用降阻劑。
接地系統(tǒng)專用降阻劑屬于物理性長效防腐環(huán)保降阻劑，是由高分子吸水材料、電子導(dǎo)電材料、碳基復(fù)合材料結(jié)合而成的樹脂類共生物，具有無毒、無異味、無腐蝕、無污染等優(yōu)點，符合國家優(yōu)質(zhì)土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求。其導(dǎo)電能力不受酸、堿、鹽、溫度等變化的影響，具有良好的吸濕、保濕、防凍能力，不會因地下水的存在而產(chǎn)生流失，對土壤電阻率有長期改良作用。在接地系統(tǒng)中使用專用降阻劑可節(jié)約工程成本，降低土壤電阻率，使接地電阻穩(wěn)定，接地系統(tǒng)壽命長久。
(5)接地模塊與降阻劑的用量計算。
根據(jù)地網(wǎng)土層的土壤電阻率，采用下列公式計算接地模塊用量，接地模塊水平埋置，單個模塊接地電阻R=0.068ρ/，并聯(lián)后的總接地電阻Rn=r/(nη)。
其中，ρ為土壤電阻率，單位是ω·m；以a、b為接地模塊的長、寬，單位是m；r為單個模塊的接地電阻，單位是ω；rn為總接地電阻，單位是ω；n為接地模塊個數(shù)；η為模塊調(diào)整系數(shù)，一般取0.6～0.9。
降阻劑的用量根據(jù)土壤的不同，在接地體上的敷設(shè)厚度應(yīng)在5～15cm之間，接地體水平放置，按每0.5m約6kg的用量使用。
6、避雷器的選型
避雷器也叫電涌保護(hù)器(surgeprotectiondevice，spd)。光伏發(fā)電系統(tǒng)常用避雷器的外形。避雷器內(nèi)部主要由熱感斷路器和金屬氧化物壓敏電阻組成，另外還可以根據(jù)需要同火花放電間隙模塊配合使用。
下面是光伏發(fā)電系統(tǒng)常用避雷器主要技術(shù)參數(shù)的具體說明。
(1)最大持續(xù)工作電壓(uc)：該電壓值表示可允許加在避雷器兩端的最大工頻交流電壓有效值。在這個電壓下，避雷器必須能夠正常工作，不可出現(xiàn)故障。同時，該電壓連續(xù)加載在避雷器上，不會改變避雷器的工作特性。
(2)額定電壓(un)：避雷器正常工作下的電壓。這個電壓可以用直流電壓表示，也可以用正弦交流電壓的有效值來表示。
(3)最大沖擊通流量(umax)：避雷器在不發(fā)生實質(zhì)性破壞的前提下，每線或單模塊對地通過規(guī)定次數(shù)、規(guī)定波形的最大限度的電流峰值數(shù)。最大沖擊通流量一般大于額定放電電流的2.5倍。
(4)額定放電電流(in)：也叫標(biāo)稱放電電流，是指避雷器所能承受的8/20μs雷電流波形的電流峰值。
(5)脈沖沖擊電流(iimp)：在模擬自然界直接雷擊的波形電流(標(biāo)準(zhǔn)的10/350μs雷電流模擬波形)下，避雷器能承受的雷電流的多次沖擊而不發(fā)生損壞的數(shù)值。
(6)殘壓(ures)：雷電放電電流通過避雷器時，其端子間呈現(xiàn)出的電壓值。
(7)額定頻率(fn)：避雷器的正常工作頻率。
在避雷器的具體選型時，除了各項技術(shù)參數(shù)要符合設(shè)計要求外，還要特別考慮下列幾個參數(shù)和功能的選擇。
(1)最大持續(xù)工作電壓(uc)的選擇。
氧化鋅壓敏電阻避雷器的最大持續(xù)工作電壓值(uc)是關(guān)系到避雷器運行穩(wěn)定性的關(guān)鍵參數(shù)。在選擇避雷器的最大持續(xù)工作電壓值時，除了符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求外，還應(yīng)考慮到安裝電網(wǎng)可能出現(xiàn)的正常波動及可能出現(xiàn)的最高持續(xù)故障電壓。例如，在三相交流電源系統(tǒng)中，相線對地線的最高持續(xù)故障電壓有可能達(dá)到額定交流工作電壓220v的1.5倍，即有可能達(dá)到330v。因此在電流不穩(wěn)定的地方，建議選擇電源避雷器的最大持續(xù)工作電壓值大于330v的模塊。
在直流電源系統(tǒng)中，最大持續(xù)工作電壓與正常工作電壓的比例，根據(jù)經(jīng)驗一般取1.5～2。
(2)殘壓(ures)的選擇。
在確定選擇避雷器的殘壓時，單純考慮殘壓值越低越好并不全面，并且容易引起誤導(dǎo)。首先不同產(chǎn)品標(biāo)注的殘壓數(shù)值，必須注明測試電流的大小和波形，才能有一個共同比較的基礎(chǔ)。一般都是以20ka(8/20μs)的測試電流條件下記錄的殘壓值作為避雷器的標(biāo)注值，并進(jìn)行比較。其次對于壓敏電阻避雷器選用殘壓越低時，將意味著最大持續(xù)工作電壓也越低。因此，過分強(qiáng)調(diào)低殘壓，需要付出降低最大持續(xù)工作電壓的代價，其后果是在電壓不穩(wěn)定地區(qū)，避雷器容易因長時間持續(xù)過電壓而頻繁損壞。
在壓敏電阻型避雷器中，選擇最合適的最大持續(xù)工作電壓值和最合適的殘壓值，就如同天平的兩側(cè)，不可傾向任何一邊。根據(jù)經(jīng)驗，殘壓在2kv以下(20ka、8/20μs)，就能對用戶設(shè)備提供足夠的保護(hù)。
(3)報警功能的選擇。
為了監(jiān)測避雷器的運行狀態(tài)，當(dāng)避雷器出現(xiàn)損壞時，能夠通知用戶及時更換損壞的避雷器模塊。避雷器一般都附帶各種方式的損壞指示和報警功能，以適應(yīng)不同環(huán)境的不同要求。
?、俅翱谏珘K指示功能：該功能適合有人值守且天天巡查的場所。所謂窗口色塊指示功能就是在每組避雷器上都有一個指示窗口，避雷器正常時，該窗口是綠色；當(dāng)避雷器損壞時，該窗口變?yōu)榧t色，提示用戶及時更換。
?、诼暪庑盘枅缶δ埽涸摴δ苓m合在有人值守的環(huán)境中使用。聲光信號報警裝置是用來檢查避雷模塊工作狀況，并通過聲光信號顯示狀態(tài)的。裝有聲光報警裝置的避雷器始終處于自檢測狀態(tài)，避雷器模塊一旦損壞，控制模塊立刻發(fā)出一個高音高頻報警聲，監(jiān)控模塊上的狀態(tài)顯示燈由綠色變?yōu)殚W爍的紅色。當(dāng)將損壞的模塊更換后，狀態(tài)顯示燈顯示為綠色，表示避雷器模塊正常工作，同時報警聲音關(guān)閉。
③遙信報警功能：遙信報警裝置主要用于對安裝在無人值守或難以檢查位置的避雷器進(jìn)行集中監(jiān)控。帶遙信功能的避雷器都裝有一個監(jiān)控模塊，持續(xù)不斷檢查所有被連接的避雷器模塊的工作狀況，如果某個避雷器模塊出現(xiàn)故障，機(jī)械裝置將向監(jiān)控模塊發(fā)出指令，使監(jiān)控模塊內(nèi)的常開和常閉觸點分別轉(zhuǎn)換為常閉和常開，并將此故障開關(guān)信息發(fā)送到遠(yuǎn)程有相應(yīng)的顯示或聲音裝置上，觸發(fā)這些裝置工作。
?、苓b信及電壓監(jiān)控報警功能：遙信及電壓監(jiān)控報警裝置除了具有上述功能外，還能在避雷器運行中對加在避雷器上的電壓進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)系統(tǒng)有任意的電源電壓下降或避雷器后備保護(hù)斷路器(或熔斷器)動作以及避雷器模塊損壞時，遠(yuǎn)距離信號系統(tǒng)均會立即記錄并報告。該裝置主要用于三相電源供電系統(tǒng)。
