光伏系统防雷设计（下）-电子发烧友网

3）设备防雷（端口加固）

采用SPD浪涌保护，通过在带电电缆上安装浪涌保护器实现，减少电涌和雷电过电压对设备造成损坏。太阳能光伏并网发电系统的雷电浪涌入侵途径，除了太阳能电池方阵外，还有配电线路、接地线等，所以太阳能光伏并网发电系统需要采取以下防护措施：

（1）在逆变器的每路直流输入端装设SPD浪涌保护装置。

（2）在并网接入控制柜中安装浪涌保护器，以防护沿连接电缆侵入的雷电波。为防止浪涌保护器失效时引起电路短路，必须在浪涌保护器前端串联一个断路器或熔断器,过电流保护器的额定电流不能大于浪涌保护器产品说明书推荐的过电流保护器的极大额定值。

当太阳能电池方阵架设在接闪器保护范围内时，太阳能电池方阵置于LPZ0B区内，配电设备和逆变器必须置于LPZ1区内，为此应在逆变器的直流输入端配置直流电源浪涌保护器（如图5所示），直流电源浪涌保护器可选用专门用于直流配电系统的浪涌保护器，也可选用交流配电系统的浪涌保护器，

并按换算公式Vdc= 1.414 Vac计算。

第一级浪涌保护应该选择开关型浪涌保护器以泄放大的雷电流，直流浪涌保护器的主要技术参数应满足如下要求：

额定放电冲击电流Iimp≥5kA（10/350μs）；极大持续运行电压UC≥1.15Udc（Uc为太阳电池方阵开路电压）；

电压保护水平UP≤0.8UW（UW为逆变器耐冲击过电压额定值，一般情况下UW=4000V）为保护用电设备，在逆变器与并网点之间必须加装第二级电源防雷器，可选限压型浪涌保护器，具体型号应根据工作电压和现场情况确定。综合采用以上措施可以逐级将雷电流降低，最终控制在设备能承受的电压范围之内。大量实践证明这些措施是非常有效的。

注：

（1）直流SPD浪涌保护器采用2+1组合，三个同参数指标的模块，连接方式为星形连接方式。

（2）交流SPD浪涌保护器采用2+1组合，对地共模2参数相同（电压保护水平为小于1200V），线间差模1（电压保护水平小于500V）。

（3）两级限压型浪涌保护器之间的间隔只有4m，不符合要求。为了保证多级浪涌保护器之间的能量配合问题，GB50057-94规定，开关型浪涌保护器与限压型浪涌保护器之间的安装距离是10m，限压型浪涌保护器与限压型浪涌保护器之间的安装距离是5m。电源线路中安装了多级电源浪涌保护器时，由于各级浪涌保护器的标称导通电压和标称放电电流的不同、安装方式及接线长短的差异，如果设计和安装时不考虑间距问题，他们之间能量配合不当，就会出现某级浪涌保护器动作泄流的盲点。如果两级浪涌保护器的间距达不到要求，可以在线路中串联安装适当的退耦原件。

（4）注意保险丝安装位置和选型错误。保险丝作为浪涌保护器的后备保护应位于浪涌保护器支路的前端，起过电流保护作用，其分断能力应等于或大于安装处的预期短路电流。根据计算可得，在太阳辐照度为1000W/m2温度为25℃时流过熔断器的可能极大电流约为15.48A。而系统使用的熔断器的额定电流为16A，即使浪涌保护器失效使电路短路，流过熔断器的电流也不会超过熔断器的额定电流，所以熔断器起不到短路保护的作用。

（5）直流防雷器的标称工作电压太大。太阳电池方阵的直流输出端电压比较稳定，工作时此系统中12串3并的太阳电池方阵正常工作时输出电压约为422.2V，开路时电压约为530V，8串3并的太阳电池方阵正常工作时输出电压约为281.6V，开路时电压约为353.6V。由于太阳电池方阵是由各个太阳电池组件连接起来的，容易出现因接线错误或其他原因导致直流输出电压超过逆变器极大输入电压的情况，为更好地保护逆变器，建议与12串3并的太阳电池方阵连接的浪涌保护器标称工作电压为600-700V，与8串3并的太阳电池方阵连接的浪涌保护器标称工作电压为400V-750V。