祖立业
辽宁鞍山鞍钢教育培训中心 辽宁鞍山 114000
摘要:本文结合光伏发电系统的实际，简要介绍了光伏系统防雷措施，阐述了光伏系统接地的设计要求，给出了防雷器的选型方案以及防雷器选型时重点考虑的参数。
关键词： 太阳能 光伏系统 防雷 接地 设计
引言：太阳能光伏系统与相关电器设备及建筑物有着直接连接，太阳能光伏电站为三级防雷
建筑物，为避免雷击对光伏系统的损害，需要设置防雷与接地系统进行防护。
1光伏系统防雷措施
(1)太阳能光伏系统或发电站地址选择要尽量避免放置在容易遭受雷击的位置和场合。
(2)尽量避免避雷针的投影落在太阳电池组件上。
(3)根据现场状况，采用抑制型或屏蔽型的直击雷保护措施，如避雷带、避雷网和避雷针等，以减小直击雷的概率，尽量采用多根均匀布置的引下线、接地体宜采用环形地网，引下线连接在环形地网的四周，以利于雷电流的散流和内部电位的均衡。
(4)建筑物内的设备综合布线保护采用金属管，要将整个光伏系统的所有金属物包括电池组件外框设备、机箱、机柜、外壳、金属线管等与联合接地体等电位连接，并且做到各自独立接地。
2光伏系统的接地要求
(1)接地体
接地体宜采用热镀锌钢材，其规格要求如下：钢管直径50 mm，壁厚不小于3.5 mm；角钢，不小于50 mmX50 mmX50 mm；扁钢，不小于40 mmX40 mm。 垂直接地体长度宜为1.5～2.5 m。接地体上端距地面不小于0.7 m。
(2)接地线和接地引下线
接地线宜短直，截面积为35-95 mm2，材料为多股铜线。接地引下线长度不宜超过30 mm，其材料为镀锌扁钢，截面积不小于40 mmX4 mm或采用截面积不小于95 mm2的多股铜线。接地引下线应作防腐绝缘处理，并不得在暖气地沟内布放，埋设时应避开污水管和水沟，裸露在地面以上部分应有防止机械损伤的措施。
(3)避雷针
避雷针一般选用直径12～16 mm的圆钢，如果采用避雷带，则使用直径8 mm的圆钢或
厚度4 mm的角钢，避雷针高出被保护物的高度，应大于等于避雷针到被保护物的水平距离，避雷针越高被保护范围越大。
3光伏系统的接地类型
光伏系统的接地类型主要包括防雷接地、保护接地、工作接地、屏蔽接地、重复接地等等。
(1)防雷接地的要求
防雷接地包括避雷针、避雷带、接地体、引下线、低压避雷器、外线出线杆上的瓷瓶铁脚
等。要求独立设置，接地电阻小于30Ω，且和主接地装置在地下的距离保护在3m上。
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(2)保护接地的要求
光伏电池组件支架、控制器、逆变器、配电箱、外壳、蓄电池支架、电缆外皮以及穿线金属层的外皮，接地电阻小于4Ω 。
(3)工作接地的要求
逆变器、蓄电池的中性点，电压互感器和电流互感器的二次线圈，要求重复接地，且接地电阻小于10 Ω
(4)屏蔽接地的要求
电子设备的金属屏蔽，接地电阻小于4 Ω。
(5)重复接地的要求
低压架空主线路上，每隔1km处接地。
4防雷器的选型
在防雷器的具体选型时，除了各项技术参数要符合设计要求外，还要重点考虑以下几个参数和功能的选择：
(1)最大持续工作电压(UC)的选择
最大持续工作电压，表示可允许加在防雷器两端的最大工频交流电压有效值，它是关系到防雷器运行稳定性的关键参数。在选择防雷器的最大持续工作电压时，除了要符合相关标准要求外，还应考虑安装电网可能出现的正常波动及最高持续故障电压，例如在三相交流电源系统中，相线对地线的最高持续故障电压，有可能达到额定的工作电压交流220V的1．5倍，一般取大于330 V的模块。
(2)残压(Ures)的选择
残压(Ures)指雷电放电流通过防雷器时，其端子间呈现出的电压值。在确定选择防雷器的残压时，并不是单纯残压值越低越好，不同产品标准的残压数值，必须注明测试电流的大
小和波形，方能进行比较。一般以20 KA(8/20μs)的测试电位条件下记录的残压值，作为防雷器的标准值，并进行比较。另外，对于压敏电阻防雷器选用残压越低时，将意味着最大持续工作电压也越低。因此，过分强调低残压，需要付出降低最大持续工作电压的代价，其后果是在电压不稳定地区，防雷器容易因长时间持续过电压而频繁损坏。对于压敏电阻防雷器，应选择最合适的最大持续工作电压和残压值，不可倾向任何一边。残压在2 KV以下(20 KA、8/20μs)，就可以对设备提供足够保护。
(3)报警功能的选择
为了检测防雷器的运行状态，当防雷器出现损坏时，应能及时通知用户。防雷器一般都附带各种方式的损坏指示和报警功能，以适应不同环境的不同要求。
①窗口色块指示功能
该功能适合有人值守且天天巡查的场所，在每组防雷器都装有一个指示窗口，防雷器正常时，该窗口呈绿色；当防雷器出现故障或损坏时，窗口呈红色，提示用户及时更换。
②声光信号报警功能
该功能适用于有人值守的环境中使用，装有声光报警装置的防雷器始终处于自检测状态。防雷器模块一旦损坏，控制模块将立刻发出高频报警声，同时状态显示灯将由绿色变为闪烁的红灯，当损坏模块更换后，状态显示灯将恢复为绿色，同时报警声音关闭。结论 太阳能光伏系统与外界连接有各种长距离电缆可在更大范围内产生感应雷，并沿电缆传人机房和设备，所以防感应雷是太阳能光伏系统防雷的重点。接地体、接地线和接地引下线、避雷针等接地装置要符合接地要求，根据雷电的特点，有针对性进行防雷器的选型，防雷器选型的重要参数一定要考虑在内。
参考文献:
1李忠实编著太阳能光伏发电设计施工与维护 北京：人民邮电出版社，2010
2邓长生编著太阳能原理与应用 北京：化学工业出版社，2010
论文作者:祖立业
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/16
标签：防雷器论文; 光伏论文; 避雷针论文; 防雷论文; 电压论文; 系统论文; 太阳能论文; 《防护工程》2018年第14期论文;