光伏太阳能综合防雷系统设计应用
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摘 要：随着社会不断完善发展，新能源的开发与利用已然成为社会各界人士关注的重点。我国有丰富的太阳能资源，太阳能是一种清洁可再生性能源，对于社会发展与利用具有十分重要的意义。但是当前我国针对光伏电发电有关设计并不十分成熟，光伏太阳能发电综合防雷系统应该在实践中才能不断提升。故此，本文主要以会理县镜城为写作背景，此地区太阳辐射照射量高达5841.38MJ/m2，是我国三级太阳能资源地区，将对光伏太阳能综合防雷系统展开研究，以期结合当前光伏太阳能综合防雷系统的设计应用，确保光伏太阳能设施有序运作。
关键词：光伏太阳能 综合防雷系统 设计应用
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）11（c）-0055-02
太阳能是清洁可再生性能源，因此在现代能源产业发展中具有广阔的前景。在发电中应用光伏太阳能，是我国目前一项重大措施，可以为电力研发与利用带来源源不断的动力支撑。在应用光伏太阳能发电产品中，受安装部位与作业环境的特殊性影响，增加了光伏太阳能有关设备被雷击中的发生率。在光伏太阳能设计过程中一般与综合防雷系统相结合，以此确保光伏太阳能发现系统可以稳定发挥其作用。在应用光伏太阳能设备过程中，设计综合防雷系统可以有效确保光伏太阳能设备平稳运作，使其发挥重要作用。由此可见，探究光伏太阳能综合防雷系统具有十分重要的现实意义。
1 光伏发电装置存在的防雷问题
光伏太阳能发电装置主要由太阳能电池板、控制器以及逆变器等构成。应用光伏太阳能实施发电，由于我国研究起步较晚，应用时间比较短，因此针对发电过程中有关防雷设计规范还没有较为明确的规定。通常情况下主要以《建筑物防雷设计规范》以及电力系统有关规定展开设计，这也导致与现实效果相比，设计与实际存在较大差异。太阳能电池阵列与设备机房的高度通常都不低于5m，如若根据《建筑物防雷设计规范》标准执行，一般情况下是不用将防直击雷考虑在内。光伏发电装置种类与一般发电站并不一致，其中太阳能电池方阵占地面积比较大，如若受到雷击影响，容易引发火灾事故，进而造成十分严重的损失。为此，需要对地理因素、地质因素、土壤因素、气象因素以及环境因素等展开全面考虑，并结合雷电活动的基本规律与防护目的特征等状况，对光伏太阳能发电站面临雷击的风险问题展开客观评估，根据评估数据建立制定更具有针对性的有关举措。
2 光伏太阳能综合防雷系统的设计应用
一般情况下，光伏太阳能发电装置容易受到雷击的主要位置以太阳能电池板、升压站房为主。为此，利用对此光伏发电站的基本资料展开有效研究，针对以下几点展开防雷系统设计应用。
2.1 外部太阳能电池阵列的设计应用
2.1.1 太阳能电池阵列防直击雷的设计应用
光伏太阳能发电装置主要以外部太阳能电池板为主，而外部太阳能电池板通常分布于高原地区，或者装置在山脉斜坡面之上，又或者装置于建筑物屋面之上，在防雷区域之内。如若太阳能电池板装置没有在防雷区域内，那么需要充分考虑有关防雷击的应对措施。根据有关规定要求，针对太阳能电池板，可以选用60m滚球半径以此起到防直雷击的作用效果。另外，太阳能电池板金属支架应该连接接闪针等电位，与此同时，还要确保与屋面防雷设备有效衔接。可以利用组件金属边框作为接闪器设备，以此保护整体组件表面，将光伏电池方阵金属支架与边框通过焊接的方式，确保其紧密坚固，以支架为接地极或者与屋面防雷装置生电位电气进行接地连接。值得注意的是，光伏发电装置直流侧线路正负极都不能与地相接，除此之外，直流检测配电箱中要合理装置一级浪涌保护器设备，从而起到避免受雷击影响导致线路过电压问题发生。
2.1.2 逆变箱的设计应用
对于逆变箱设计防雷保护过程中，应该将逆变器输入端连接蓄电池，并且确保输出端连接交流配电柜的输入端。以雷电感应分配规律为原则，应该对逆变箱的输出端展开保护，而这个保护是针对横向与纵向而言的。总而言之，在相线与地之间、零线与地之间、相线与零线之间都要装置过电压保护器设备。
2.1.3 防雷电电池脉冲的设计措施
（1）重视均压与等电位的连接。
不相同的金属存在一定的电位差与故障电压，因此为了缩短这种差异，太阳能电池板周围的金属框架以及铝合金框架、蓄电池与线缆的金属屏蔽层都应该做好等电位的连接工作。根据有关规定要求，等电位连接主要包括两种结构，其一S型星形结構，其二，M型网状结构。通常情况下，针对规模比较小的光伏发电装置而言，S型星形结构更加适用，对于高原山地面积规模较大的太阳能电池方阵，一般接合方阵支架与方阵间分布情况，应用M型网状结构为宜。
（2）线缆的屏蔽设计。
太阳能电池板入户线路通常会受到电磁的影响，为了有效规避此种问题现象，需要对入户线路展开科学敷设，另外要重视线路屏蔽环节。在线缆选择时，应该选择具有金属屏蔽层的电缆，另外还要穿金属管展开敷设作业。在防雷区中，线缆的金属屏蔽层以及金属管需要确保与等电位电气有效连接。
（3）维护过电流与电压。
雷击电磁脉冲会产生过电压与过电流，而过电压与过电流会通过入户线路直接进入至室内，进而容易对光伏太阳能发电设备造成损害影响，为此针对光伏发电装置的线缆应该配置多级防浪涌保护设备，以此起到防止雷电感应的作用。在太阳能电池板输出控制器线路之上，也就是在入户位置装置电源浪涌保护器设备，此浪涌保护器设备内部主要以差模滤波器设备为主，其目的就位为了抑制线路上传导电磁的干扰影响。由于逆变器、控制器价格较高，为了有效地对这些装置进行保护，节约成本，需要将二级电源浪涌保护器装置安置在控制器与逆变器当中，以此避免其受到雷击影响。
2.2 升压站房的设计应用
2.2.1 机房防雷的设计应用
针对光伏太阳能发展站控制机房而言，不仅要起到防止直击雷击的作用，还要有效避免雷电电磁脉冲问题。为此，设备装置与控制机房的防雷与接地应该满足相应的要求标准。针对控制机房雷电电磁脉冲破坏性较大，为此应该提高警惕。机房所有设备都应该接地，并且在逆变器之中要加装浪涌保护器装置，有效的防止雷电感应电流的扩散，确保电流可以顺利通过接地传入至地下;机房的进线与出现位置都应该加装防雷隔离箱设施，其中也要装置上浪涌保护器设备，有效规避感应雷的出现。
2.2.2 升压站房的防雷设计
110kA的升压站需要设置独立接闪针，除此之外，在建筑物的女儿墙之上要加装接闪带;在升压站110kA的两边应该装置氧化锌避雷装置，从而起到减少雷电侵入波过电压;升压站应该根据复合接地网展开科学设计，水平接地体应该设计成网格状。整体工作站接地、保护接地与接闪针都可以使用相同的接地网，将接地电阻控制在不超于1Ω。
3 结语
综上所述，光伏太阳能发电是可再生可持续能源开发应用的资源，对于促进社会发展发挥着不可忽视的促进性作用，但是为了确保社会正常运作，保护工作人员的生命安全，应该对光伏太阳能发电系统展开必要的防雷设计，以此提高光伏太阳能电站的防雷安全性与有效性，促进我国光伏太阳能电站的长足发展。
参考文献
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