光伏发电系统的防雷电结构设计研究.pdfVIP

一!翌一一。瓣受滥。一型。龇型：一鲨一一越登一熊鳖盥一=…潍…芷擞燃麴…。些型龇!型纛豢莺黼困l口囝 光伏发电系统的防雷电结构设计研究 英利能源(中国)有限公司 一王士元陈敬欣甄云云 摘要：随着新能源的快速发展，太阳能发电应用范围越来越广泛。雷电作用在光伏组件上轻则 会造成组件PN结问击穿和防倒流二极管击穿，重则会损坏控制器、逆变器或者是交、直 流负载等设备及外围连接设备，为了确保太阳能光伏发电系统可靠和安全地工作，其防 雷避雷问题必须解决。本文通过对雷电分析确定了其对光伏发电系统造成的影响及危害， 重点阐述了结合不同的雷击形式优化设计光伏发电系统结构的避雷方案，并设计了一种 新型的光伏发电系统用防雷器，更合理的保护光伏发电电源系统。 关键词：光伏发电系统；防雷；避雷器。结构设计 一引言 感应，使地面或建(构)筑物表面形成异性电荷，当 太阳能发电是通过转换装置把太阳辐射转换 电荷积聚到一定程度时，不同电荷云团之间，或 成电能利用的发电技术，光电转换装置是利用半 云与大地之间的电场强度可以击穿空气(一般为 导体器件的光伏效应原理进行光电转换的。太阳 25～3kV／cm)，开始游离放电，称之为“先导放电”。 能光伏发电系统由太阳电池方阵、蓄电池组、充 云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐渐发展 放电控制器、逆变器，交流配电柜等设备组成。广 的，当到达安装在地面或者其他建筑物上的光伏 泛应用于路灯、信号灯，也可用于独立或并网为 发电系统以及其他建筑物时，便会产生由地面向 设备供电。随着光伏发电系统的普及使用，无论 云团的逆导主放电。在主放电阶段里，由于异性 是离网发电还是并网发电系统，光伏组件完全是 电荷的剧烈中和，会出现很大的雷电流(一般为几 安装在户外，所以在使用过程中遭受雷电击中破 十kA至几百kA)，并随之发生强烈的闪电和巨响， 坏的可能性较大，轻则一些电器接点会产生尖端 这就形成雷电。光伏电池板大多都是安装在室外 火花放电，重则一些电路会被击穿。因此，为了确 屋顶或是空旷的地方，所以雷电很可能直接击中 保太阳能光伏发电系统可靠和安全地工作，必须 光伏电池板。 解决系统的防雷避雷问题。 就光伏发电系统组成而言，晶体硅半导体材 料是由PN结组成，光伏组件上安装有整流防倒流 二雷电对光伏发电系统的影响分析 二极管等，在正常工作条件下，PN结能够承受包 雷电是一种在大气中放电的自然现象，它产 括静电感应电在内的高电压冲击，但是在雷电等 生于积雨中，积雨云在形成过程中，某些云团带 高电场条件下工作就非常容易受到破坏。雷电作 正电荷，某些云团带负电荷。它们对大地的静电 用在光伏组件上轻则会造成组件PN结间击穿和 俞…一 V NERGY2／20l SOLA目‘NFPtGY El图_圜控零冀声蔫。；。。。…一。。。。，。～。二。。。一。。一，。。—。一。 防倒流二极管击穿，从而导致无法发电；重则会 说，主要应防止直击雷、雷电感应和雷电波侵入， 将控制器或者是逆变器、控制器到直流负载、逆 因此，可以针对不同的雷电危害方式，采取合适 变器到电源分配电盘以及配电盘到交流负载等的 的防雷措施与防护方案。 供电线路上产生浪涌电压，损坏外围的电气设磊