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【光伏技術(shù)問答】為何雷電會使逆變器損壞?如何防范?

   2014-01-08 技術(shù)在線18580
核心提示:要穩(wěn)定運營百萬瓦(MW)級光伏發(fā)電業(yè)務(wù)并提高盈利能力,發(fā)電運營商必須具備電氣設(shè)備知識,構(gòu)建并運營適合的光伏發(fā)電系統(tǒng)。日本最大的MW級
要穩(wěn)定運營百萬瓦(MW)級光伏發(fā)電業(yè)務(wù)并提高盈利能力,發(fā)電運營商必須具備電氣設(shè)備知識,構(gòu)建并運營適合的光伏發(fā)電系統(tǒng)。日本最大的MW級光伏逆變器(PCS)廠商東芝三菱電機產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)(TMEIC)的技術(shù)人員、同時也是“百萬光伏商務(wù)網(wǎng)”顧問的伊丹卓夫,將通過本連載解答光伏電站的一些基本技術(shù)問題。 

首先,雷電對光伏電站造成的影響分為兩種,分別為“直擊雷”和“感應(yīng)雷”。正如其名稱,直擊雷是指光伏發(fā)電系統(tǒng)直接遭到雷擊;感應(yīng)雷是指附近遭到雷擊時,雷擊產(chǎn)生的電能經(jīng)由光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的輸電線及接地電線等傳導(dǎo),對發(fā)電設(shè)備施加遠遠超過額定水平的電壓,從而對設(shè)備造成損傷。

關(guān)于直擊雷,通過在設(shè)計時降低光伏系統(tǒng)距離地面的高度,基本上可以避免。與風車等不同,地面高度較低的MW級光伏電站幾乎沒有發(fā)生過遭到雷擊的事例,可以說直擊雷對其基本不會造成影響。但在山區(qū)等場所的光伏電站仍有可能遭到雷擊,這時就需要采取在太陽能電池板周圍安裝避雷針或避雷導(dǎo)體的措施了。

感應(yīng)雷方面,落到光伏電站附近的建筑物或地面的雷電會導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備接地部分的電勢(與基準點相比的某一點的電壓)上升,感應(yīng)電勢會導(dǎo)致PCS等發(fā)電設(shè)備內(nèi)的主電路產(chǎn)生過渡性異常高電壓——浪涌電壓。這種電壓會破壞發(fā)電設(shè)備內(nèi)的絕緣部分,導(dǎo)致設(shè)備損壞。

作為其對策,一般會在接線盒及PCS中配備應(yīng)對入侵的感應(yīng)雷浪涌電壓的避雷器(SPD)。避雷器采用施加一定水平以上的電壓便會發(fā)生短路的機制,來防止發(fā)電設(shè)備遭損壞。而且,PCS上還安裝了可讓不穩(wěn)定的太陽光能趨于穩(wěn)定的大容量電容器,這種設(shè)備對抑制浪涌電壓也起到了重要作用。

PCS配備了過電壓、過電流保護裝置,會斷開直流電路來防止雷擊導(dǎo)致事故擴大,但重要的是,發(fā)生故障后如何盡快修復(fù),從而使發(fā)電損失降至最低。TMEIC通過將保護裝置啟動10μs之前的電壓及電流波形保存在存儲卡內(nèi),來掌握入侵的浪涌能量,并在短時間內(nèi)鎖定發(fā)生故障的部件,由此縮短了修復(fù)時間(圖)。

發(fā)生雷擊等事故時,會將保護裝置啟動10μs之前的電壓及電流波形保存在存儲卡內(nèi),在短時間內(nèi)鎖定發(fā)生故障的部件(資料來源于作者)(點擊放大)
此外,還可以在應(yīng)對用來發(fā)送監(jiān)視信號等的金屬電線的浪涌電壓時,采取配備SPD(浪涌保護器)的措施。

此外,遠程監(jiān)控用監(jiān)視器的通信一般會使用光纜,而不是容易受雷擊影響的金屬線纜。(特約撰稿人:伊丹 卓夫,東芝三菱電機產(chǎn)業(yè)系統(tǒng))
 
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