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雷电流分类
通常光伏发电装置的投资回收年限为20年,在回收期内,应确保该装置不受破坏,才能产生稳定的绿色能源效益。本篇以此探讨中规模光伏发电装置的防雷保护设计。首先了解雷电流的性质才能合理选用防雷保护器件(浪涌保护器)。
雷电流的种类可以大致分为三类:
一类是直接进入建筑物的直击雷,如图2-1所示;
二是从光伏发电器装置配线雷电波进入,性质与第一类同;
三是建筑物附近发生的静电感应(或电磁感应),称为感应雷如图2-2所示。
以上三种雷电流将对光伏发电的配套建筑,光伏发电的设备以及光伏装置附加电子设备造成损害。引起过电流、过电压,所以需要另外加以保护。
图2-1 直接进入建筑物的直击雷 图2-2 建筑物附近的感应雷
下面分别讨论直击雷的不同波形:
从用户避雷针直接进入或从用户总配电线直接侵入的直击雷
这种情况,雷电流脉冲的幅值极大,因此其危害也很大,有
可能破坏用户设备的绝缘,烧坏设备,但这类直击雷发生的频率并不高。为此,IEC(国际电工委员会)约定对直击雷的波形规定为波头到达时间为10μs,延伸至波尾(雷电流波高幅值衰减到一半)时间为350μs。由IEC(国际电工委员会)统计后确定的标准波形为10/350μs。
用户附近产生的电磁感应雷
雷电流产生的磁场,与设备中电路的环形部分进行耦合由于电磁感应而产生过电压。流过的电流称为感应雷电流,这类感应电流由于能量不大与直击雷相比造成的损害大约只有1/10。虽然如此,但因其发生的频率高,影响范围大,故亦不可轻视。感应雷电流的波形与直击雷不同,设为8/20μs。该波形与直击雷不同之处是波高到达的时间接近,但衰减比较快,只有20μs。
光伏发电装置受雷击
光伏发电装置全体遭受雷击,应分两部分加以考虑,
一是前端光伏电池阵列的电流部分,
二是末端的设备部分(整流、逆变器、变压器等),
末端的设备部分因雷电流能量低,故伤害最小,一般设定过电压波形为1.2/50μs,过电流波形为8/20μs。