路径: 主页 > GB/T > 第278页 > GB/T 18802.32-2021 | 标准编号 | GB/T 18802.32-2021 (GB/T18802.32-2021) | | 中文名称 | | | 英文名称 | Low-voltage surge protective devices - Part 32: Surge protective devices connected to photovoltaic installations - Selection and application principles | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K30 | | 字数估计 | 38,361 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 18802.32-2021
Low-voltage surge protective devices -- Part 32: Surge protective devices connected to photovoltaic installations -- Selection and application principles
ICS 29.240.10
K30
中华人民共和国国家标准
低压电涌保护器
第32部分:用于光伏系统的电涌保护器
选择和使用导则
2021-03-09发布
2021-10-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅴ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 2
4 被保护的系统和设备 5
5 光伏系统中的过电压 6
6 SPD的安装和位置 6
6.1 概述 6
6.2 不同光伏系统的要求 7
7 等电位连接 9
8 在光伏系统中安装电涌保护器(SPD)的要求 10
9 选择和安装用于光伏系统的SPD 10
9.1 交流侧SPD的选择 10
9.2 直流侧SPD的选择 13
10 维护 17
附录A(规范性附录) 根据简化方法确定被雷电防护系统保护的不同建筑内SPD的Iimp或In的值
附录B(资料性附录) 光伏电源的特征 24
附录C(资料性附录) 第6章的附加信息:SPD的安装和位置;第7章的附加信息:等电位连接
参考文献 30
图1 无外部LPS情况的SPD安装示意图 7
图2 光伏系统与外部LPS满足安全间隔距离(s)情况的SPD安装示意图 8
图3 光伏系统与外部LPS不满足安全间隔距离(s)情况的SPD安装示意图 9
图4 安装起点与光伏逆变器之间的距离很近时(E< 10m)在交流侧安装SPD示意图 12
图5 安装起点与光伏逆变器之间的距离较远时(E≥10m)在交流侧安装SPD示意图 12
图6 光伏系统直流侧过电压保护示例 15
图7 光伏直流侧不接地的SPD连接示例 16
图8 光伏直流侧可靠接地的SPD连接示例 16
图 A.1 确定具有两个外部引下线的建筑内SPD放电电流值的示例 19
图 A.2 扩展的光伏系统结构示例,具有多个接地和网状接地系统的光伏发电厂 22
图B.1 光伏电流源的示意图 24
图B.2 非线性光伏电流电源的UI特性 24
图C.1 安装在被外部LPS(满足安全间隔距离s)保护的光伏系统上的SPD示例,光伏系统包括数据
采集和控制系统 27
图C.2 带外部LPS的建筑物示例---满足安全间隔距离s或使用隔离LPS时,等电位连接导体的
尺寸 28
图C.3 带外部LPS的建筑物示例---当不满足安全间隔距离s时,等电位连接导体的尺寸 29
表1 SPD试验等级和接地导体横截面积的选择 6
表2 光伏阵列和逆变器之间的设备耐冲击电压额定值UW(不考虑其他影响因素) 13
表 A.1 安装在带有外部LPS的建筑物屋顶上的光伏系统直流侧的电压限制型SPD的Iimp(I10/350)和
In(I8/20)的值(如果间隔距离不满足) 20
表 A.2 安装在带有外部LPS的建筑物屋顶上的光伏系统的直流侧的电压开关型SPD的Iimp(I10/350)
值(如果不保持间隔距离) 20
表 A.3 具有中央逆变器,多个接地和网状接地系统的光伏发电厂直流侧使用的SPD的Iimp(I10/350)和
In(I8/20)值 22
低压电涌保护器
第32部分:用于光伏系统的电涌保护器
选择和使用导则
1 范围
GB/T 18802的本部分给出了连接到交流侧电压有效值不超过1000V(50Hz或60Hz)和直流侧
电压不超过1500V的光伏系统SPD的选择、安装和配合导则。
光伏系统的范围从光伏阵列或一组互连的光伏组件扩展到包括相关的电缆、保护装置以及逆变器,
一直到配电柜连接点或公用并网点。
本部分考虑了以下在不同位置和不同类型光伏系统中使用的SPD:
---位于建筑物顶部的光伏系统;
---位于地面的光伏系统,类似地面电站,其特点是使用多点接地和一个网状的接地系统。
术语“光伏系统”用于指代以上两种光伏系统;术语“光伏电站”仅用于指位于地面上可任意扩展且
多重接地的电力系统。
对于保护包含储能电池的光伏系统,可能需要满足额外要求。
注1:GB/T 16895(所有部分)、GB/T 21714(所有部分)和IEC 61643-12也适用。
注2:本部分仅涉及SPD,而不涉及集成在设备内[例如在逆变器,电源转换设备(PCE)]的电涌保护元件。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 16935.1-2008 低压系统内设备的绝缘配合 第1部分:原理、要求和试验(IEC 60664-1:
2007,IDT)
GB/T 17626.5-2019 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验(IEC 61000-4-5:
2014,IDT)
GB/T 21714.3-2015 雷电防护 第3部分:建筑物的物理损坏和生命危险(IEC 62305-3:2010,
IDT)
IEC 60364-4-44:2007/AMD1:2015 低压电气装置 第4-44部分:安全防护 电压骚扰和电磁骚
IEC 60364-5-53:2015 建筑物电气装置 第5-53部分:电气设备的选择和安装-隔离、开关和控制
solation,switchingandcontrol)
IEC 60364-7-712:2017 低压电气装置 第7-712部分:特殊装置或场所的要求 太阳能光伏(光
3.3
光伏串 PVstring
一个或多个串联光伏组件的电路。
[IEC 60364-7-712:2017,定义712.3.3]
3.4
光伏系统 PVinstalation
构成光伏电源供电系统的诸设备。
[IEC 60364-7-712:2017,定义712.3.14]
3.5
电能馈入电气设备的点。
[GB/T 2900.71-2008,定义826-10-02]
3.6
用于减小雷击建筑物造成物理损害的整个系统。
注1:LPS由外部和内部雷电防护系统两部分构成。
注2:在本部分中“建筑物”指“光伏系统”。
[GB/T 21714.1-2015,定义3.42]
3.7
接闪器和引下线安装位置使其雷电流通道与需保护建筑物没有任何接触的LPS。
注1:一个独立的LPS,可避免LPS与光伏系统之间出现危险火花。
注2:在本部分中“建筑物”指“光伏系统”。
[GB/T 21714.3-2015,定义3.3]
3.8
用于限制瞬态过电压和泄放电涌电流的电器,它至少包含一非线性的元件。
注:SPD具有适当的连接装置,是一个装配完整的部件。
[IEC 61643-11:2011,定义3.1.1]
3.9
间隔距离 separationdistance
使两个导体之间不会出现危险火花的距离。
[GB/T 21714.3-2015,定义3.27]
3.10
EB
为减小雷电流产生的电位差,直接用导体或通过电涌保护器把分离的导电部件与LPS进行连接。
[GB/T 21714.3-2015,定义3.22]
3.11
连接排 bondingbar
金属连接排,需要接地的金属装置、外部导电部件、电力线路、通信电缆及其他线缆可通过它与
LPS连接。
[GB/T 21714.3-2015,定义3.23]
3.12
连接导体 bondingconductor
用于将分离的导电部件与LPS进行连接的导体。
[GB/T 21714.3-2015,3.24]
3.13
用作光伏电池和组件试验和评级系列标准的参考条件。
注1:参见产品标准(如IEC 61215)。
注2:IEC 61215中给出的光伏组件的标准试验条件为:
a) 光伏电池温度为25℃;
b) 光伏电池或组件的平面辐照度为1000W/m2;
c) 对应于AM1.5的大气太阳光谱。
[IEC 60364-7-712:2017,定义712.3.12]
3.14
UOC STC
标准试验条件下光伏组件、光伏串、光伏阵列、光伏逆变器或电源转换设备的直流侧空载(开路)
电压。
注:改写IEC 60364-7-712:2017,定义712.3.13。
3.15
UOC MAX
光伏组件、光伏串、光伏阵列、光伏逆变器或电源转换设备的直流侧的最大空载(开路)电压。
注:附录B给出了UOC MAX的计算方法。
3.16
ISC STC
在标准试验条件下光伏组件,光伏串或光伏阵列的短路电流。
[IEC 60364-7-712:2017,定义712.3.15]
3.17
ISC MAX
光伏组件,光伏串或光伏阵列发生短路时,预期出现的最大电流。
注1:ISC MAX的计算如附录B。
注2:改写IEC 60364-7-712:2017,定义712.3.16。
3.18
UCPV
可连续地施加在SPD保护模式上的最大直流电压。
注:该值应大于或等于UOC MAX。
[GB/T 18802.31-2021,定义3.1.10]
3.19
ISCPV
SPD与指定脱离器连接后可以承受的电源系统的最大预期短路电流额定值。
注:该值应大于或等于ISC MAX。
[GB/T 18802.31-2021,定义3.1.25]
3.20
开路失效模式 open-circuitfailuremode;OCFM
在某些条件下,SPD变成永久高阻抗或者开路状态的失效特性。
注:在达到最终失效模式之前,可能在有限时间范围内处于低阻抗临界状态。
[GB/T 18802.31-2021,定义3.1.40]
3.21
短路失效模式 short-circuitfailuremode;SCFM
在某些条件下,SPD变成永久低阻抗或者短路状态的失效特性。
[GB/T 18802.31-2021,定义3.1.41]
3.22
耐冲击电压额定值 ratedimpulsevoltage
UW
制造商对设备或其部件规定的冲击耐受电压值,以表征其绝缘规定的耐受瞬时过电压的能力。
注1:本部分只考虑带电导体和接地之间的耐受电压。
注2:UW 采用1.2/50μs电压脉冲波形测量。
注3:在其他一些标准中也称为Uimp。
注4:改写GB/T 16935.1-2008,定义3.9.2。
3.23
ITotal
在总放电电流试验中,流过多极SPD接地导体的电流。
注1:目的是考虑多极SPD的多种保护模式同时工作时产生的累积效应。
注2:ITotal与Ⅰ类试验的SPD尤为相关,用于符合GB/T 21714相关部分的雷电等电位连接。
注3:改写IEC 61643-11:2011,定义3.1.44。
4 被保护的系统和设备
光伏系统中可能需要保护的设备包括:
---逆变器,包括与低压交流系统的接口和与直流系统的接口;
---光伏阵列;
---光伏系统自带布线;
---安装在逆变器和光伏阵列之间的部件;
---用于控制和监测光伏系统的设备。
过电压会降低或破坏光伏系统的性能甚至导致故障,因此光伏系统应做过电压防护。
评估过电压防护的必要性以及选择恰当的保护方式,需要制造商提供设备耐受电压的信息,如果该
信息不易获得,则可以使用9.1.2和表2中提供的设备耐冲击电压额定值UW 作为参考。分流的雷电流
可能导致意外闪络继而引发火灾,有效的电涌保护措施可有助于降低火灾风险(参见GB/T 21714相关
部分)。
信息。
等电位连接带的最小横截面积宜符合IEC 60364-5-54,IEC 61643-12和GB/T 21714.3-2015的
要求。
如果等电位连接带用作引下线导体,其最小横截面积应为50mm2 的铜线,或等效载流能力导体。
如果等电位连接带预期需传导部分雷电流,则其最小横截面积应为16mm2 铜线,或等效载流能力
导体。
如果等电位连接带预期仅传导感应雷电流,则其最小横截面积应为6mm2 铜线,或等效载流能力
导体。
将导电部件连接到等电位连接带的连接导体的最小横截面积应为6mm2 铜线,或等效载流能力
导体。
在没有连接到LPS的光伏系统的情况下,连接至不同连接带的连接导体和连接到接地系统导体的
最小横截面积应为6mm2 铜线,或等效载流能力导体。
注:导体的最小横截面要求在一些国家有所不同,GB/T 21714.3-2015中解释了这些差异。
一个预期将流过部分雷电流的LPS部件宜符合IEC 62561(alparts)。
当光伏系统受到LPS保护时,应保持LPS与光伏系统的金属结构之间具备最小安全间隔距离,以
防止部分雷电流流经这些结构,如图C.2所示。所有等电位连接导线的最小横截面积为6mm2,但图
C.2所示的尺寸除外(主配电柜中Ⅰ类试验SPD的接地导线)。
如光伏组件受LPS保护,但二者之间不能保持安全间隔距离时,应在外部LPS与光伏阵列的金属
结构之间增加直接连接,此连接应能够承受部分雷电流。等电位连接导线的最小横截面积应如图C.3
所示,并符合IEC 60364-5-54、IEC 61643-12和GB/T 21714.3-2015的要求。所有等电位连接导线的
最小横截面积应为16mm2,但用于逆变器接地的等电位连接带除外,如图C.3所示。
8 在光伏系统中安装电涌保护器(SPD)的要求
除非风险评估另有说明,应在光伏系统的直流侧和交流侧安装SPD。
对于大型光伏系统的风险评估,通常采用IEC 62305-2。对于较小型光伏系统的风险评估,可依据
IEC 61643-31,IEC 60364-4-44:2017/AMD1:2015中第443章中针对交流侧SPD,IEC 60364-7-712:
2017中针对直流侧SPD的条款。
当安装SPD保护光伏系统时,还应保护作为光伏系统一部分的电信和信号线路的安全。
SPD应符合:
---用于低压交流电源系统的电涌保护器:IEC 61643-11;
---用于电信和信号网络的电涌保护器:IEC 61643-21;
---用于光伏系统的电涌保护器:IEC 61643-31。
此外,SPD的选型和安装应符合以下标准的规定:
---IEC 60364-5-53:2015第534章,IEC 61643-12和IEC 62305-4中针对交流电源系统的保护;
---IEC 61643-22或IEC 62305-4中针对控制和通信系统的保护。
9 选择和安装用于光伏系统的SPD
9.1 交流侧SPD的选择
9.1.1 概述
选择和安装用于保护光伏系统交流侧的SPD应遵循IEC 60364-5-53:2015第534章,IEC 61643-
12和IEC 62305-4的规定。本部分仅考虑了光伏系统交流侧设备保护的一些具体细节。
注:交流导线和地之间的电压取决于逆变器技术,并不总是标准正弦交流电压。在交流侧选择SPD宜考虑电压波
形失真,例如预期有明显的尖峰。
9.1.2 根据标称放电电流In和冲击放电电流Iimp选择SPD
对于Ⅱ类试验SPD,每种保护模式的最小标称放电电流In 应为5kA(8/20μs)。该值越大,SPD
寿命越长。
如果在光伏系统和公共网络之间的连接点(通常在主配电柜内)需安装Ⅰ类试验SPD,则该SPD冲
击放电电流Iimp的最小值应符合IEC 60364-5-53:2015第534章和IEC 61643-12的要求。
对于GB/T 21714相关部分所规定的这些系统,可能需要更高的Iimp值。IEC 61643-12给出了根
据雷电防护等级(LPL)的风险来规定Iimp值的简化方法。
9.1.3 根据电压保护水平Up选择SPD
为了选择具有适当电压保护水平的 SPD,需要确定设备的耐冲击电压额定值UW 及其
GB/T 17626.5-2019所规定的EMC抗扰度,如:
---对于GB/T 17626.5-2019,IEC 60364-4-44:20......
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