光伏系统设计与工程培训—光伏系统的过电压保护

2008 BP SunOasis 光伏系统设计与工程培训 光伏系统的过电压保护2 2008 BP SunOasis 形成过电压的原因 电压高于最大设计电压 – 光伏系统的主要危险之一 − 外部原因 − 大气雷电放电。 − 并网系统中，与光伏发电系统连接的电网 中的瞬时电压波动也能在光伏 系统中产生过电压。 − 独立系统中，负载的电压波动也能造成系统中的过电压。 − 内部原因 − 元件失效。 − 操作失误。 − 切换瞬态。3 2008 BP SunOasis 减小过电压的方法 等电位屏蔽接地 − 与低阻抗通道连接来减小光伏发电系统内的过电压。如存在地电 极，低阻抗通路应连接到接地基准点上。 接地系统 屏蔽 雷击防护 保护元件4 2008 BP SunOasis 接地系统 设备接地 − 将金属箱体、盒、支架和设备外壳连接到接地基准点，如果箱体带 电时与带电电路接触时，可以将电流分流到大地。 系统接地 − 如果光伏系统中的一根带电导线连接到设备接地端，则该光伏系统 为系统接地。 − 当系统正常工作时，可以稳定电气系统对地电压。还能在发生故障 时，使过流装置容易运行。5 2008 BP SunOasis 系统接地的方式 采用系统接地时，二线系统中的一根导线，或三线系统中的中线，应 按照下列方法牢固接地 − 直流电路可以在光伏方阵输出电路的任意一点上接地。但接地点应 尽可能置于靠近光伏组件和其他任何元件如开关、熔断器等之 前，这样能更好地保护系统免遭因雷电引起的电压冲击。 − 当从方阵中拆去任何一个组件时，系统接地与设备接地都不应被切 断。 − 直流电路的地线与设备的地线应共用同一接地电极。6 2008 BP SunOasis 光伏发电系统接地常用方法7 2008 BP SunOasis 接地系统的要求 足够小的接地电阻，通常小于10Ω 影响接地电阻值的主要因素是土壤电阻率，其大小与土壤的结构、温 度、湿度、土质的紧密程度以及土壤中含有的可溶性电解质有关。 最主要因素是土壤湿度 − 土壤含水量增加时，电阻率急剧下降 − 含水量增加到2025 时，土壤电阻率保持稳定 − 温度升高时，电阻率下降 − 土壤受压后，内部颗粒较受压前紧密，土壤密度增大，电阻率减小8 2008 BP SunOasis 接地系统的施工 材料一般为扁钢和圆钢。 埋设接地体的地点应选择在潮湿、土壤电阻率较低的地方，这样比较 容易满足接地电阻要求，同时也要尽量避免有腐蚀性物质的地方，避 免接地系统腐蚀过快。 埋设引下线和接地装置应尽量放在人们走不到或很少走的地方， 避 免跨步电压危害。 必须保证结构的可靠性。连接部分必须用电焊或气焊， 不能使用锡 焊 现场无法焊接时，可采用铆接或螺栓连接，要保证有不少于 10cm 2 的接触面。 接地体埋设深度不应小于0.50.8m 。 回填土必须夯实。9 2008 BP SunOasis 屏蔽 当雷电在光伏系统附近大地放电时，通过降低电磁场与与系统电路的 相互作用对系统提供保护。 可采用密封的导电壳层、同轴外套或内通电缆的电缆管，或者在电缆 沟中电缆上面敷设裸露保护线等方式。屏蔽装置的外壳应连接到设备 地线上。10 2008 BP SunOasis 雷击防护 通过使用接地的竖杆避雷针或架高接地导线实现避雷击。 是否需要架设避雷装置需考虑 − 人员安全现场是否有人值守 − 直接雷击对于系统可能造成的影响 − 避雷击装置的造价与直接雷击的几率与更换损坏元件的费用之间的 关系 − 由于避雷装置的阴影引起的系统性能损失11 2008 BP SunOasis 非直击雷的防护 即使不是直击雷也能对系统造成严重的危害 针对非直接雷的防护 − 单点接地 − 电气设备所有金属部位作等电位连接 − 电缆布置尽量避免形成大环路 − 安装防雷器件 − 重要的通讯与数据线缆进行屏蔽12 2008 BP SunOasis 接地方式比较 为了使得对防雷及过电压的保护有效，系统金属部分应互连后再与一 公共地相连； 几种接地方式的对比 BAD OK EXCELLENT13 2008 BP SunOasis 电缆布置方式 雷击导致的磁场变化作用在环路上也会导致过电压的产生； 为了限制感应过电压，组件直流输出回路需避免形成大面积的环路14 2008 BP SunOasis 电缆布置方式 直流电缆与接地电缆也可能形成环路，产生的过电压同样可能导致系 统电气部件或组件的损坏； 直流电缆与接地电缆安装位置应尽可能靠近15 2008 BP SunOasis 通信系统典型接线图16 2008 BP SunOasis 保护装置 避雷器及气体放电熔断器 二极管 变阻器 隔离变压器 滤波器 光耦合器 − 基本原理如果电压超过安全极限，那么并联在被保护对象两端的 非线性电路元件转变到低阻状态，形成分流终端而实现保护，被保 护对象上存在的剩余过电压是原过电压的一小部分。2008 BP SunOasis THANK YOU