雷電形成和危害
夏季,自然界由于高溫,水分的蒸騰作用加強,空氣對流運動旺盛。溫?zé)岬目諝獗粡姶蟮纳仙龤饬魍频娇罩杏隼湫纬蓾夥e云。雷雨云是所有類型云中最為活躍的一種,在厚厚的云層中存在著大量的正負(fù)電荷,正電荷和負(fù)電荷分離形成巨大的電偶極子,或多極子。
云層中大量的正電荷位于云層的頂部,大量的負(fù)電荷位于云層的中下部,少量的正電荷在云層的底部。天上的積云上升受到地面上升的熱氣流不斷的沖擊,會發(fā)生電離而產(chǎn)生強大的電荷。某些云團帶正電荷,某些云團帶負(fù)電荷,它們使大地地面或建筑物表面產(chǎn)生異性電荷,當(dāng)電荷積累到一定程度時,不同云團之間、或云與大地之間的電場強度可以擊穿空氣(E=25~30KV/cm),開始游離放電,稱之為“先導(dǎo)放電”。
云對地的先導(dǎo)放電是云向地面跳躍式逐漸發(fā)展的,當(dāng)?shù)竭_(dá)地面(或地面上的建筑物、架空輸電線)時,便會產(chǎn)生由地面向云團的逆導(dǎo)主放電,在主放電階段里,由于異性電荷的劇烈中和,會出現(xiàn)很大的電流,電流做功的結(jié)果,可使電流通過地方的氣體瞬間溫度升高到30000℃左右,從而呈現(xiàn)強烈的火光,這就是閃電,同時迅速加熱的閃電通道各部分氣體急劇膨脹,強烈壓縮附近的大氣層產(chǎn)生沖擊波,沖擊波退化時的聲發(fā)射,這些聲沖擊波相互疊加,形成轟轟雷聲,這就是雷電。打雷下雨時會和地面之間發(fā)生放電現(xiàn)象,與地面上的比較高的建筑物、戶外通訊設(shè)施等接觸,就可能產(chǎn)生電擊,形成雷擊。
一般情況下(80%—85%的情況),單次雷擊不能將雷云電荷完全釋放掉。一個雷閃通常包含多個(幾個)雷擊,而不是一個單一的雷單次雷擊形成一個先導(dǎo)放電,在持續(xù)平均約60ms(一般為幾毫秒到幾百毫秒)的暫停后,另一個先導(dǎo),即直竄先導(dǎo),在同一通道連續(xù)(而不是逐級)傳播,速度為1000—10000km/s。這種直竄先導(dǎo)沒有分支,沿著第一支回?fù)粜纬傻耐ǖ婪聪騻鞑?,產(chǎn)生第二次回?fù)簦瑯拥倪^程一般會重復(fù)3—5次,在單個負(fù)極性雷閃中記錄到26次回?fù)簟?br />
2005年揚州儀征化纖公司遭雷擊雷擊經(jīng)濟損失3000萬元以上。2006年淄博恒臺縣博匯集團電廠變電站遭雷擊,雷災(zāi)造成經(jīng)濟損失2070萬元。對于光伏電站,雷擊是必須重視的自然災(zāi)害影響。
雷擊對光伏廠的影響以及預(yù)防
雷擊有直擊電、雷電感應(yīng)和雷電波等三種入侵方式。直擊電就是地面與帶電云間產(chǎn)生的放電反應(yīng),其電壓在瞬間可能達(dá)到上萬伏。電流可達(dá)幾十安培.破壞性相當(dāng)強。因為其是被雷云瞬間釋放,能量巨大。雷擊很容易破壞室內(nèi)安裝的太陽電池。還會對周圍的設(shè)備造成不同程度上的損壞,影響巨大。針對雷電對光伏電場區(qū)造成的巨大影響,一般采用等電位鏈接、隔離法和加裝保護(hù)器等三種方法避免雷電可能會造成的危害。
在現(xiàn)階段防雷措施中,最為有效也是最為廣泛的方法就是把電氣設(shè)備金屬部件與大地相連。接地系統(tǒng)由四部分組成.即接地設(shè)備、接地體、引入線和大地。良好接地是防雷措施成功的重要基礎(chǔ)。主要的接地方式有以下三種。
1.共體接地
接地體具體安裝過程是在地上挖一個直徑約30cm的洞.并且在洞底鋪設(shè)一些食鹽,再將接地體放人其中。使用PVC管罩住接地體,然后把接地體周圍的空隙使用泥土進(jìn)行填滿并壓實。最后在上面放上碎石子進(jìn)行澆水加固。使用同樣的方法將其他接地體接地。形成等腰三角形的布局,再使用35mmz的銅線連接。形成光伏電場內(nèi)部的一個接地體。
這種接地可以使光伏發(fā)電場所有的金屬部件有效接地。這種方法還不需要埋設(shè)很多個接地體就可以解決接地問題。而且還有效地把電阻值控制在4n以內(nèi)。光伏電場中所有設(shè)備的金屬殼、避雷裝置以及電池板的金屬架、逆變器等眾多設(shè)備都能直接連在同一個接地體上。在沒有雷擊現(xiàn)象發(fā)生時可以單純作為接地保護(hù)和零線。一旦發(fā)生雷擊時就可以當(dāng)作防雷接地裝置使用。