这是一个关乎人身安全和设备稳定运行的环节。
光伏电站的接地系统主要可以分为三大类型:工作接地、保护接地和防雷接地。它们各自有明确的分工,但又相互关联,共同构成一个完整的安全体系。
1.工作接地
主要作用:保证电力系统和电气设备在正常或故障情况下,都能按照设计要求可靠地工作,稳定系统电压。
工作原理:将变压器或逆变器的中性点通过接地装置与大地连接。
在光伏电站中的具体应用:
逆变器侧:对于大型集中式或组串式逆变器,如果其输出端是三相四线制(带中性线),通常会将中性点进行工作接地。这可以钳制中性点电位,防止因三相负载不平衡或故障导致相电压异常升高,确保向电网输送的电能质量稳定。
系统参考电位:为整个光伏发电系统的直流侧和交流侧提供一个公共的、稳定的参考零电位。
2.保护接地
主要作用:防止因电气设备绝缘损坏而导致外壳带电,从而保障人身安全。这是直接的安全保障措施。
工作原理:将正常情况下不带电的设备金属外壳、构架、支架等,通过接地线与接地装置可靠连接。
在光伏电站中的具体应用:
组件边框接地:将太阳能光伏组件的金属边框与支架导通并接地。这是光伏电站特有的、极其重要的一环。当组件因内部损伤、绝缘老化或潮湿等原因发生漏电时,电流会通过接地线流入大地,避免整个支架阵列带电。
设备外壳接地:逆变器、汇流箱、配电柜、变压器等所有电气设备的金属外壳都必须进行保护接地。
电缆桥架/金属管接地:敷设电缆的金属桥架、穿线管等也需要接地。
光伏支架接地:整个光伏阵列的金属支撑结构必须连成一体并可靠接地。
3.防雷接地
主要作用:将雷电流(直击雷或感应雷)迅速泄放入地,防止雷电流引起的过电压对设备和建筑造成损坏,并确保人身安全。
工作原理:为雷电流提供一条低阻抗的泄放通道,使其能够安全地分散到大地中。
在光伏电站中的具体应用:
接闪器(避雷针/带):安装在光伏阵列区周围或较高位置(如综合楼屋顶),用于拦截直击雷。
引下线:连接接闪器和接地装置的导体。
接地装置(泄流网):通常是围绕光伏阵列埋设的环形接地体或网状接地体,要求有非常低的接地电阻,以便快速散流。
电涌保护器(SPD):在直流汇流箱、逆变器直流输入端、交流输出端等关键位置安装SPD。它们是与防雷接地系统配合使用的设备,当线路上出现雷电感应过电压时,SPD会立即动作,将过电流通过接地系统导入大地,从而保护后端的精密设备(如逆变器)。
总结与相互关系
相互关系:
在现代光伏电站设计中,这三种接地系统通常会共用一套接地装置(即同一个接地网),这被称为 “联合接地” 或 “共用接地” 。这样做的好处是:
等电位连接:所有接地点都连接到同一个地网上,可以有效地减少不同接地系统之间的电位差,防止地电位反击(当雷电流入地时,不同接地点的巨大电位差可能击穿设备绝缘)。
经济高效:节省了建设和维护多个接地系统的成本。
可靠性高:一个设计良好、低电阻的联合接地网可以同时满足工作、保护和防雷的所有要求。
要求: 无论采用何种方式,整个接地系统的接地电阻必须达到设计要求(通常要求小于4Ω,具体根据电站容量和当地土壤电阻率确定),这是确保接地效果的关键。
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