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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
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