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太陽電池陣列的雷電防護介紹

鉅大LARGE  |  點擊量:1469次  |  2018年09月16日  

1.直擊雷防護


在光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池陣列中,太陽電池組件四周的鋁合金框架與支架導通連接,所有支架均采用等電位連接接地,來防護直擊雷。在直擊雷發(fā)生之時,其感應電荷主要集中在太陽能電池組件的鋁框架上。


防直擊雷原理如圖1所示,其中:RAI為太陽能電池方陣鋁框架電阻,RAI=0;RC為太陽能電池方陣電阻,RC≥100MΩ;Rg為接地電阻,Rg≤10Ω。


由于太陽能電池組件是由抽真空的鋼化玻璃夾層組成,其本身就是絕緣體,RC>>RAI。所以當雷擊發(fā)生時,強大的電磁場在太陽能電池組件平面內(nèi)會出現(xiàn)磁通量的急劇變化,該平面內(nèi)的導體上會產(chǎn)生過電壓和過電流,該過電壓和過電流只會產(chǎn)生于鋁合金框架閉合回路上,并通過RAI和Rg進入大地。


2.靜電感應過電壓防護

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符合Exic IIB T4 Gc防爆標準

充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

如果直擊雷或云間雷發(fā)生在太陽能電池組件的附近,則會在電池板上產(chǎn)生靜電感應雷電過電壓。由于電池板的正負導線相距很近,則在兩導線上同時形成對地靜電感應過電壓UC。


UC=Ue-t/RC


式中:U=Q/C;Q為導線上感應積累的電荷量,C;U為發(fā)生閃電時,導線對大地間的電壓,V;R為導線對大地散流電阻,Ω;C為導線對雷云間的電容,F(xiàn);t為閃擊發(fā)生后延續(xù)時間,s。


可見,電池板內(nèi)部正負導線回路中沒有靜電過電壓產(chǎn)生,即靜電感應雷擊對電池板內(nèi)部回路沒有損壞。當電池板附近發(fā)生直擊雷和云間雷擊時,強大的電磁場在電池板平面內(nèi)會出現(xiàn)磁通量的急劇變化,該平面內(nèi)的導體上會產(chǎn)生過電壓和過電流。顯然該過電壓和過電流只會產(chǎn)生于鋁合金框架閉合回路上,并通過支架進入大地。因此,電磁感應過電壓不會對太陽能電池組件產(chǎn)生沖擊損壞。另外,太陽能電池方陣的高度遠低于低壓架空輸出線電桿高度,故而電桿接地可以作為電池方陣的防雷防護措施之一。


浪涌保護,通過在帶電電纜上安裝浪涌保護器實現(xiàn),減少電涌和雷電過電壓對設備造成損壞。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的雷電浪涌入侵途徑,除了太陽能電池方陣外,還有配電線路、接地線等,所以太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)需要采取以下防護措施:

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IP67防水,充放電分口 安全可靠

標稱電壓:28.8V
標稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應用領域:勘探測繪、無人設備

1)在逆變器的每路直流輸入端裝設浪涌保護裝置。


2)在并網(wǎng)接入控制柜中安裝浪涌保護器,以防護沿連接電纜侵入的雷電波。為防止浪涌保護器失效時引起電路短路,必須在浪涌保護器前端串聯(lián)一個斷路器或熔斷器,過電流保護器的額定電流不能大于浪涌保護器產(chǎn)品說明書推薦的過電流保護器的最大額定值。


當太陽能電池方陣架設在接閃器保護范圍內(nèi)時,太陽能電池方陣置于LPZ0B區(qū)內(nèi),配電設備和逆變器必須置于LPZ1區(qū)內(nèi),為此應在逆變器的直流輸入端配置直流電源浪涌保護器,如圖2所示,直流電源浪涌保護器可選用專門用于直流配電系統(tǒng)的浪涌保護器,也可選用交流配電系統(tǒng)的浪涌保護器,并按換算公式Udc=1.414Uac計算。


作為第一級浪涌保護應該選擇開關(guān)型浪涌保護器以泄放大的雷電流,直流浪涌保護器的主要技術(shù)參數(shù)應滿足如下要求:


1)額定放電沖擊電流Iimp≥5kA(10/350μs);


2)最大持續(xù)運行電壓UC≥1.15Udc(Uc為太陽電池方陣開路電壓);


3)電壓保護水平UP≤0.8UW(UW為逆變器耐沖擊過電壓額定值,一般情況下UW=4000V)


為保護用電設備,在逆變器與并網(wǎng)點之間必須加裝第二級電源防雷器,可選限壓型浪涌保護器,具體型號應根據(jù)工作電壓和現(xiàn)場情況確定。綜合采用以上措施可以逐級將雷電流降低,最終控制在設備能承受的電壓范圍之內(nèi)。大量實踐證明這些措施是非常有效的。

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