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光伏电站接地技术解析我们都见过打雷，但是很少见过雷电直接造成的危害，特别是在城市里主要是因为我 们的建筑物者B安装了防雷设备雷电多发生于山区，土壤电阻率突变和潮湿阴冷的地方以及 孤立高耸地物这些地方往往也是我们可以放置光伏电站的地方在雷电发生时，不管是感应雷,还是直击雷,都会有可能对孤立的电站发生巨大的雷击 现象对于并网的光伏电站，不仅会造成太阳能组件和逆变器造成毁坏，而且会造成电网 整个系统的瘫痪太阳能组件和逆变器及其他电气设备的造价昂贵，在整个投资中,占有 绝对大的比例如果遭受雷击,带给光伏发电系统的不仅仅是经济的损失，更重要的关系到 国民生计和国家安全的保证如果光伏组件遭到雷击,会造成该组组件发电功率降低”总 发电量就会减少，经济效益就会下降如果逆变器遭到雷击，也有可能损坏，带来的后果 是总投资额会增大，同时后期设备的维护费用也将使总投资额增加最终造成光伏发电站的 投资达到盈亏平衡点的时间延后和投资回收期的延长所以在设计光伏电站时，必须注意防 雷接地的合理性，做到减少最大损失,做到防患于未然雷击密度(雷击率)文献《不同方法确定的雷击密度对防雷分类的影响》中国家住房与城乡建设部发布的《建筑物防雷设计规范》(GB50057—2010)提供了参考公式:Ng =0.1Td该公式中Td为气象数据中的雷暴日,比如一个地区的打雷天数为80天/年,Ng=0.1*80=8次/Km2.这就叫雷击密度。

雷击密度又有什么用呢?1平方公里折算后约为1500亩，江浙地区按照30度倾角使用1640*992的组件，大约能建设65兆瓦左右的光伏电站(22亩/兆瓦)组件的投影面积约占实际利用面积的50% 计算组件占地面积0.5平方公里A二实际占地面积+6H(L+W)+9tiH2A为受雷击面积，L、W为组件阵列的长和宽,H为海拔高度假设江浙某地雷雨天气为40天，雷击密度为4次/Km2海拔高度为正负零，受雷击 面积为0.5平方公里，则该光伏电站受雷击次数为2次每年如果该光伏电站建设在山区,海拔高度为100米时， A=500000+6*100*1400+9*3.14*10000=1.6平方公里，则该光伏电站受雷击次数为6.4 次每年由此计算结果可知,山地高海拔地区被雷击的次数相对较大，在工程选址时需要仔 细计算雷电形成和危害夏季，自然界由于高温，水分的蒸腾作用加强，空气对流运动旺盛温热的空气被强大 的上升气流推到空中遇冷形成浓积云雷雨云是所有类型云中最为活跃的一种，在厚厚的云 层中存在着大量的正负电荷，正电荷和负电荷分离形成巨大的电偶极子，或多极子云层中 大量的正电荷位于云层的顶部，大量的负电荷位于云层的中下部，少量的正电荷在云层的底 部。

天上的积云上升受到地面上升的热气流不断的冲击，会发生电离而产生强大的电荷某 些云团带正电荷,某些云团带负电荷,它们使大地地面或建筑物表面产生异性电荷,当电荷 积累到一走程度时，不同云团之间、或云与大地之间的电场强度可以击穿空气 (E=25~30KV/cm),开始游离放电，称之为"先导放电〃,云对地的先导放电是云向地面跳 跃式逐渐发展的，当到达地面(或地面上的建筑物、架空输电线)时，便会产生由地面向云团 的逆导主放电，在主放电阶段里，由于异性电荷的剧烈中和，会出现很大的电流，电流做功 的结果，可使电流通过地方的气体瞬间温度升高到30000工左右,从而呈现强烈的火光, 这就是闪电，同时迅速加热的闪电通道各部分气体急剧膨胀，强烈压缩附近的大气层产生冲 击波，冲击波退化时的声发射，这些声冲击波相互叠加,形成轰轰雷声,这就是雷电打雷 下雨时会和地面之间发生放电现象,与地面上的上匕较高的建筑物、户外通讯设施等接触，就 可能产生电击，形成雷击一般情况下（80%—85%的情况），单次雷击不能将雷云电荷完全释放掉一个雷闪通常 包含多个（几个）雷击,而不是一个单一的雷单次雷击形成一个先导放电，在持续平均约 60ms（―般为几毫秒到几百毫秒）的暂停后,另一个先导，即直窜先导，在同一通道连续（而 不是逐级）传播，速度为1000—10000km/se这种直窜先导没有分支，沿着第一支回击形 成的通道反向传播，产生第二次回击，同样的过程一般会重复3-5次，在单个负极性雷闪中 记录到26次回击。

2005年扬州仪征化纤公司遭雷击雷击经济损失3000万元以上2006年淄博恒台县博 汇集团电厂变电站遭雷击,雷灾造成经济损失2070万元对于光伏电站,雷击是必须重视 的自然灾害影响雷击对光伏厂的影响以及预防雷击有直击电、雷电感应和雷电波等三种入侵方式直击电就是地面与带电云间产生的 放电反应,其电压在瞬间可能达到上万伏电流可达几十安培.破坏性相当强因为其是被 雷云瞬间释放，能量巨大雷击很容易破坏室内安装的太阳电池还会对周围的设备造成不 同程度上的损坏影响巨大针对雷电对光伏电场区造成的巨大影响,一般采用等电位链接、 隔离法和加装保护器等三种方法避免雷电可能会造成的危害在现阶段防雷措施中.最为有效也是最为广泛的方法就是把电气设备金属部件与大地相 连接地系统宙四部分组成.即接地设备、接地体、引入线和大地良好接地是防雷措施成 功的重要基5也主要的接地方式有以下三种1.共体接地接地体具体安装过程是在地上挖一个直径约30cm的洞.并且在洞底铺设一些食盐,再 将接地体放人其中使用PVC管罩住接地体,然后把接地体周围的空隙使用泥土进行填满 并压实最后在上面放上碎石子进行浇水加固使用同样的方法将其他接地体接地。

形成等 腰三角形的布局，再使用35mmz的铜线连接形成光伏电场内部的一个接地体这种接地 可以使光伏发电场所有的金属部件有效接地这种方法还不需要埋设很多个接地体就可以解 决接地问题而且还有效地把电阻值控制在4n以内光伏电场中所有设备的金属壳、避雷 装置以及电池板的金属架、逆变器等众多设备都能直接连在同一个接地体上在没有雷击现 象发生时可以单纯作为接地保护和零线一旦发生雷击时就可以当作防雷接地装置使用2.单体接地一些区域内由于地理环境的影响光伏电场内部的电杆经常会遭受到雷击并且雷击的 位置相对固定，不会发生移动针对这些特殊的电杆，要单独安装避雷装置埋设相应的接 地体，就可以有效防止雷击现象的发生，接地体通常会使用长度约2m的镀锌角钢或扁钢3组合接地组合接地由多个接地体组成•通常以环形或方形放射状以及其他形式进行安装布局接 地体成环形布置时，要保证环线不能有开口 ,这是为了降低相互屏蔽作用两个相邻接地体 之间的实际具体不能小于3m接地体的上端要使用镀锌的角钢加固距离地面要小于lmo4.防雷击电磁脉冲雷击电磁脉冲没有直击雷强烈，但是发生概率却非常高，目前常采用的防护措施主要有 等电位连接、屏蔽和加装电涌保护器。

为了减小不同金属物之间的电位差和故障电压危害, 太阳能电池板的四周铝合金边框和金属支架，控制器、汇流箱、逆变器的金属外壳，金属管 （槽）线缆的金属屏蔽层及避雷带等应根据GB50057的规定采取良好的等电位连接措施为 减少电磁干扰,太阳能电池板的入户线路应以合适的路径敷设并做好线路屏蔽线缆应选用 有金属屏蔽层的电缆并穿金属管敷设在防雷区界面处电缆金属屏蔽层及金属管（金属管应 两端接地）应做等电位连接并接地入户线路和防雷连接线需分开敷设，保持最小平行间距 lm ,最小交叉间距0.3m为了防止雷击电磁脉冲产生的过电压及过电流经入户线路侵入 损坏室内的光伏发电设备，对光伏发电系统的线缆应加装多级防浪涌保护装置进行防雷保护 首先，应该在太阳能电池方阵的直流输入线路安装直流避雷器，根据线路长度和工作电压选 用标称放电电流“OkA适配的SPD该浪涌保护器内部应包括差模滤波器，以帮助消除线路 上传导的电磁干扰，在光伏电站的交流输出供电线路上安装交流避雷器其次,由于控制器 和逆变器均为价格昂贵的设备，应在控制器和逆变器内安装第2级的电源浪涌保护器，使 其具有防雷保护功能如果逆变器输出到一些较重要的负载设备，还应该在逆变器输岀端安 装第3级电源浪涌保护器。

电源系统^电子系统安装多级SPD时还需考虑多级匹配问题结论雷电会对建筑物及电气设备造成严重破坏在独立光伏电站的防雷设计中应当选择合 理的设计方案，采取有效的措施.做好独立光伏电站的防雷设计防止直击雷、感应雷、雷 电波对独立光伏电站设备的破坏这样才能保证独立光伏电站长期稳定、安全、可靠地运行， 为用户提供优质的电能。