科佳电气：太阳能光伏防雷方案

概要：光伏组件大面积安装在室外广阔区域并呈密集排列，光伏电站存在遭受直接雷击及过电压电涌冲击的高风险。当雷击发生时，除了电池板组件外，下游部件如连接器，逆变器和控制仪表等往往都会被摧毁。为避免引发高代价的设备损坏和故障停机问题，必须在光伏系统的关键点安装光伏专用电源防雷器, 科佳电气通过全面的电涌保护器技术，确保您的光伏系统设备安全运行。

关键词：光伏防雷方案，光伏浪涌保护，太阳能光伏电涌保护，光伏系统浪涌保护方案

一、 光伏系统简介

光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。太阳能光伏发电的过程没有机械转动部件也不消耗燃料，并且不排放包括温室气体在内的任何物质，具有无噪声、无污染的特点；太阳能资源没有地域限制，分布广泛且取之不尽，用之不竭。因此，与其它新型发电技术(风力发电与生物质能发电等)相比，太阳能光伏发电是一种具可持续发展理想特征（最丰富的资源和最洁净的发电过程）的可再生能源发电技术。

二、 光伏系统防雷方案

光伏组件大面积安装在室外广阔区域并呈密集排列，光伏电站存在遭受直接雷击及过电压电涌冲击的高风险。当雷击发生时，除了电池板组件外，下游部件如连接器，逆变器和控制仪表等往往都会被摧毁。为避免引发高代价的设备损坏和故障停机问题，必须在光伏系统的关键点安装光伏专用电源防雷器。

1、 太阳能光伏发电系统雷电电磁脉冲的入侵途径：

A、 直击雷：直击雷是带电云层（雷云）与建筑物、其它物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象，并由此伴随而产生的电效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用。太阳能电池板一般都是安装在屋顶或空旷的室外，遭受雷电的冲击概率很大，很可能被击坏而造成无法发电。

B、 感应雷：由于雷电放电时在周围空中存在巨大的雷电流，会造成周围磁场的变化，雷电感应引起的能量若不及时泄放会对人身安全和太阳能电池板、控制器、逆变器、交流配电箱、直流负载等供电系统造成危害。

2、 太阳能光伏发电系统雷电电磁脉冲的防护措施：

A、 直击雷防护措施：使用接闪器、引下线、接地装置做直击雷外部防护，提供直击雷电流的泄放通道，使直击雷不会直接击在太阳能电池板上。

B、 感应雷防护措施：安装浪涌保护器（SPD）来做感应雷防护，在太阳能电池板和逆变器间安装相对应的电源防雷器来有效的防护感应雷对设备的干扰和损害。

3、 光伏系统浪涌保护方案示意图


光伏系统浪涌保护方案

4、 方案实施（科佳电气产品选型）



三、科佳电气光伏电源防雷器（SPD）简介

1、重要参数术语与定义

标称放电电流In：流过SPD具有8/20波形电流的峰值。

I类试验的冲击放电电流Iimp：在规定的时间内，由规定的电荷量Q和比能量W/R流过SPD的放电电流峰值Iperk。

最大放电电流Imax：由制造商声称的流过SPD的8/20波形的最大电流峰值。

应用与光伏系统SPD的最大持续工作电压Ucpv：可连续地施加在SPD保护模式上的最大直流电压。

应用与光伏系统SPD的持续工作电流Icpv：依据制造商对SPD的说明连接，施加最大持续工作电压Ucpv时，流过带电导线的电流。

额定短路电流Iscpv：SPD与指定脱离器连接后可以承受的电源系统的最大预期短路电流额定值。

SPD的脱离器：当SPD失效时，把SPD或SPD的一部分从电源系统断开的装置。

开路模式OCM：在过载条件下，装置发生脱离的特性。

短路模式SCM：在过载条件下，装置转变成类似短路状态的特性。

2、 光伏电源防雷器（SPD）连接结构
科佳电气：太阳能光伏防雷方案



U型结构的产品有：KDY-20/D600、KDY-20/D900、KDY-40/D600、KDY-40/D900；

Y型结构的产品有：KDY40PV系列、NKP40PV系列、NKP40PV-F系列等

为了防止光伏系统在设计使用寿命时间内发生绝缘破坏造成的接地故障加在SPD两端的最大持续工作电压超过SPD自身的标称能力而可能引发的火灾事故，多采用Y型接线结构的 SPD。该种SPD通过两片SPD串联来机械地提高整体的最大持续工作电压水平，与U型结构的产品从残压大小、压敏电阻漏电电流大小、压敏电阻间能量分配和动作特性一致性方面都各有其优缺点。

3、 光伏防雷器技术发展与分类

随着防雷技术的发展、光伏系统直流电源的特有性质，现在光伏SPD主要分三类：普通型、带直流灭弧技术型、免后备熔丝型。

A、 普通型：额定短路电流Iscpv一般为300A，内部脱离器脱离时产生的电弧不会造成设备的安全危险，产品有：U型结构产品、NKP40PV系列产品；
科佳电气：太阳能光伏防雷方案

B、 带直流灭弧技术型：额定短路电流Iscpv可以做到1000A，内部脱离其脱离时产生的电弧会造成设备的安全危险，要求能有直流灭弧装置，行业内有电子式灭弧、机械式灭弧等方式，电子式灭弧以DEHN的SCI专利技术为代表性，我司采用的是机械式灭弧方式，比SCI技术少了开关切换过程，降低了故障率，确保灭弧的成功率；产品有KDY40PV系列；



C、 免后备熔丝型：SPD在使用时需要安装过电流装置（熔断器、断路器等），其作用是当SPD不能切断工频短路电流时，可以避免SPD过热和损坏。但在实际工程使用中配置多大的后备保护装置一直存在疑义，矛盾很多，配置的后备熔丝往往做不到耐受在SPD正常工作时流过的电涌电流，针对这种情况在原有的防雷性能基础上将后备熔丝做到SPD模块内部，将后备熔丝与SPD的功能进行整合，整体做防雷测试，确保能够通过雷电流的冲击。产品有NKP40PV-F系列。

科佳电气通过全面的电涌保护技术，确保您的光伏系统设备安全运行。