DQZHAN技術(shù)訊：為何雷電會使逆變器損壞？如何防范？
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*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，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致事故擴大，但重要的是，發(fā)生故障后如何盡快修復，從而使發(fā)電損失降至*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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