光伏系統(tǒng)安裝之后,用戶最關(guān)心就是發(fā)電量,因?yàn)樗苯雨P(guān)系到用戶的投資回報(bào),影響發(fā)電量的因素很多,組件,逆變器,電纜的質(zhì)量,安裝朝向方位角,傾斜角度,灰塵,陰影遮擋,組件和逆變器配比系統(tǒng)方案,線路設(shè)計(jì),施工,電網(wǎng)電壓等等各種因素都有可能。本文主要討論接地不當(dāng)對發(fā)電量的影響。
1、理論分析
電氣設(shè)備的某個(gè)部分與大地之間作良好的電氣聯(lián)接稱為接地。與大地土壤直接接觸的金屬導(dǎo)體或金屬導(dǎo)體組稱為接地體;聯(lián)接電氣設(shè)備應(yīng)接地部分與接地體的金屬導(dǎo)體稱為接地線;接地體和接地線統(tǒng)稱為接地裝置。電氣設(shè)備接地的目的主要是保護(hù)人身和設(shè)備的安全,所有電氣設(shè)備應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行可靠接地。
在光伏系統(tǒng)中,系統(tǒng)接地的作用非常大:
(1)防雷接地,將雷電導(dǎo)人大地,防止雷電流使人身受到電擊或財(cái)產(chǎn)受到破壞。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要部分都安裝在露天狀態(tài)下,且分布的面積較大,因此存在著受直接和間接雷擊的危害。同時(shí),光伏發(fā)電系統(tǒng)與相關(guān)電氣設(shè)備及建筑物有著直接的連接,因此對光伏系統(tǒng)的雷擊還會涉及相關(guān)的設(shè)備和建筑物及用電負(fù)載等。為了避免雷擊對光伏發(fā)電系統(tǒng)的損害,就需要設(shè)置防雷與接地系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)。
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷措施和設(shè)計(jì)要求
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)或發(fā)電站建設(shè)地址的選擇,要盡量避免放置在容易遭受雷擊的位置和場合。盡量避免避雷針的投影落在太陽電池方陣組件上。根據(jù)現(xiàn)場狀況,可采用避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)等不同防護(hù)措施對直擊雷進(jìn)行防護(hù),減小雷擊概率,并應(yīng)盡量采用多根均勻布置的引下線將雷擊電流引入地下。多根引下線的分流作用可降低引下線的引線壓降,減少側(cè)擊的危險(xiǎn),并使引下線泄流產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度減小。為防止雷電感應(yīng),要將整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的所有金屬物,包括電池組件外框、設(shè)備、機(jī)箱/機(jī)柜外殼、金屬線管等與聯(lián)合接地體等電位連接,并且做到各自獨(dú)立接地。在系統(tǒng)回路上逐級加裝防雷器件,實(shí)行多級保護(hù),使雷擊或開關(guān)浪涌電流經(jīng)過多級防雷器件泄流。一般在光伏發(fā)電系統(tǒng)直流線路部分采用直流電源避雷器,在逆變后的交流線路部分使用交流電源避雷器。
(2)安全接地,防止用電設(shè)備由于絕緣老化、損壞引起觸電、火災(zāi)等事故。光伏電站設(shè)備壽命是25年,而且放在戶外,容易受到外界影響,設(shè)備接地后,就可以減少事故的發(fā)生。
(3)逆變器參考電位,理想的參考地可以為系統(tǒng)(設(shè)備)中的任何信號提供公共的參考電位,大地可以認(rèn)為是一個(gè)電阻非常低、電容量非常大的物體,擁有吸收無限電荷的能力,而且在吸收大量電荷后仍能保持電位不變,常被作為電氣系統(tǒng)中的參考地來使用。電網(wǎng)側(cè)的電壓也是把大地做為零電位。以大地為零電位,逆變器的交流電壓和直流電壓可以檢測得更準(zhǔn)確,更穩(wěn)定,檢測組件對地的漏電流也需要把地作為一個(gè)參考點(diǎn)。
(4)防電磁干擾的屏蔽接地,逆變器是把直流電轉(zhuǎn)為交流電的設(shè)備,里面有電力電子變換,頻率一般為5-20KHz,因此會產(chǎn)生交變電場,所以也會產(chǎn)生電磁輻射。外界的電磁干擾也會對逆變器運(yùn)行造成影響,將電氣干擾源引入大地,抑制外來電磁干擾對逆變器的影響,也可減少逆變器產(chǎn)生的干擾影響其它電子設(shè)備。
(5)防組件出現(xiàn)PID,PID效應(yīng)(PotentialInducedDegradation)全稱為電勢誘導(dǎo)衰減。PID直接危害就是大量電荷聚集在電池片表面,使電池表面的鈍化,PID效應(yīng)的危害使得電池組件的功率急劇衰減。使得電池組件的填充因子(FF)、開路電壓、短路電流減少。減少太陽能電站的輸出功率,減少發(fā)電量,減少太陽能發(fā)電站的電站收益。接地系統(tǒng)可以延緩組件的衰減過程。
2、接地線的長度及規(guī)格
光伏系統(tǒng)要求有一個(gè)良好的接地系統(tǒng),做好接地系統(tǒng)既是設(shè)備穩(wěn)定、可靠工作的需要,也是保障設(shè)備和人身安全的需要。光伏接地系統(tǒng)包括防雷地、安全地、工作地,三種接地線在某一公共點(diǎn)接在一起后再通過等電位連接帶接到接地體。個(gè)良好的接地系統(tǒng)除了必須有良好的接地體以外,接地線的長度和用材規(guī)格是極其重要的方面。
長度要求:為防止雷電流或故障電流所產(chǎn)生的高電位對設(shè)備的損害,要求接地線長度盡可能短,還要盡可能避免彎曲,繞圈。一般情況下,接地支線的長度應(yīng)該小于3米,接地干線的長度應(yīng)該小于15米。
用材規(guī)格:光伏標(biāo)準(zhǔn)對接地線有明確的規(guī)定,接地線和交流相線或者直流線面積有關(guān),當(dāng)相線截面積小于16平方時(shí),地線和相線面積相等,并大于2.5平方;當(dāng)相線截面積小于35平方大于16平方時(shí),地線的截面積最小為16平方,當(dāng)相線截面積大于35平方,地線截面積為相線截面積的一半。
3、總結(jié)
光伏系統(tǒng)的地線如果不接,逆變器及配電柜里面的防雷器將成為擺設(shè)失去作用,系統(tǒng)電壓、對地漏電流和絕緣電阻都有可能測不準(zhǔn)而產(chǎn)生誤報(bào),從而影響逆變器的正常運(yùn)行。