隨著科學技術水平的日益進步,人類對能源的需求量越來越大。但是,能源與環境問題始終是擺在人類面前具挑戰性的難題。近些年,太陽能、風能、水能、地熱能等再生能源發展迅速,成為可持續發展的新途徑。我國太陽能資源十分豐富,據統計,國內太陽能電池產量年平均增長率達40%以上,成為國家高新技術產業之一。
然而,由于太陽能光伏發電設備大多裝設在地處空曠、偏僻的野外環境,很容易受到雷電侵襲,造成設備損壞或者停電故障,甚至對人身安全構成威脅。因此,對太陽能光伏發電系統采取相關雷電防護措施變得十分重要。
安裝防雷設備
避雷針或避雷帶
在光伏電站的高點和易被雷擊的設備上安裝避雷針或避雷帶,可以避免直接雷擊。
接地系統
接地系統是防雷保護的重要組成部分。它通過將雷電導入地面,降低系統內部的電壓,減輕雷電對設備的影響。接地電阻應盡可能低,通常要求不超過10歐姆。
防雷擊和浪涌保護器
在電氣系統中安裝防雷擊和浪涌保護器,可以防止雷電進入電力和通信線路。這些保護器應安裝在光伏陣列、逆變器、配電柜和其他關鍵設備的輸入和輸出端。
雷電對光伏發電系統的侵襲方式
雷電發生時產生的雷電流是主要的破壞源,其危害有直接雷擊、感應雷擊和由架空線引導的侵入雷。我國雷電災害頻繁,給人們的生命財產安全帶來巨大損失,為保護光伏發電系統安全,防雷舉措也應從源頭入手。
(1)直擊雷:直擊雷的電壓峰值通常可達幾萬伏甚至幾百萬伏,電流峰值可達幾十kA乃至幾百kA,短時間內產生的巨大能量使其極具破壞性。直擊雷對光伏發電系統的破壞體現在:雷電直接擊中太陽能光伏發電陣列電池板或支架、輸電線路以及擊中太陽能電池板周圍,短時間溫度過高引發線路熔化故障。
(2)感應雷:雷暴天氣時,會在附近的導體產生靜電感應雷和電磁感應雷,從而產生過電壓,當電壓超過電子器件的耐壓值很多時,電子元器件就會被擊穿或燒毀。光伏發電系統受感應雷侵襲途徑主要是通過交流輸出供電線路侵入光伏微電子設備以及電池板及支架上的靜電過電壓。
(3)接地體入侵:雷擊光伏電站造成地電位反擊,雷電反擊的電壓由兩部分組成,一部分是雷電流瞬時值的電阻壓降,另一部分是雷電流在電感上的壓降,與雷電流的陡度有關。為防止反擊的發生,通常采取防雷設置與建筑物金屬體間相隔一定距離,使得間隙閃絡電壓大于反擊電壓。