GB∕T 18802.32-2021 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.pdf
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1、ICS 29.240.10 K 30 中华人民共和国国家标准GB/T 18802.32-2021 /IEC 61643-32: 20 17 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Low-voltage surge protective devices-Part 32: Surge protective devices connected to photovoltaic installations-Selection and application principles CIEC 61643-32: 2017 ,Low-voltage surge protective
2、devices-Part 32: Surge protective devices connected to the d.c. side of photovoltaic installations-Selection and application principles, IDT) 2021-03-09发布国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会2021-10-01实施发布GB/T 18802.32-2021 /IEC 61643-32: 20 17 目次前言皿引言.v 1 范围2 规范性引用文件-3 术语和定义4 被保护的系统和设备-5 光伏系统中的过电压.6 SPD的安装和位置6.1 概述
3、66.2 不同光伏系统的要求7 等电位连接8 在光伏系统中安装电涌保护器CSPD)的要求109 选择和安装用于光伏系统的SPD109.1 交流侧SPD的选择10 9.2 直流侧SPD的选择u m 维护附录AC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18 附录BC资料性附录)光伏电源的特征24附录cC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. . 26 参考文献30图1无外部LPS情况的SPD安装示意图图2光伏系统与外部LPS满足安全间隔距离心)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心)
4、情况的SPD安装示意图图4安装起点与光伏逆变器之间的距离很近时CE10m)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CE二月om)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m图8光伏直流侧可靠接地的SPD连接示例m图A.1确定具有两个外部引下线的建筑内SPD放电电流值的示例四图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22G/T 18802.32-2021/IEC 61643-32: 20 17 图B.l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.l安装在被外部
5、LPS(满足安全间隔距离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的建筑物示例一一满足安全间隔距离5或使用隔离LPS时,等电位连接导体的尺寸n图C.3带外部LPS的建筑物示例一一当不满足安全间隔距离5时,等电位连接导体的尺寸29 表1SPD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.l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1imp (110/350 )和1 n CI 8/20 )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
6、上的光伏系统的直流侧的电压开关型SPD的1imp CI川50) 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1imp (110/350 )和1 n CI 8/20 )值nH GB/ T 18802.32-2021 /IEC 61643-32: 20 17 目。吕GB/ T 18802由以下部分组成:低压电涌保护器CSPD)第11部分:低压电源系统的电涌保护器性能要求和试验方法;一一低压电涌保护器CSPD)第12部分:低压配电系统的电涌保护器选择和使用导则;低压电涌保护器第21部分:电信和信号网络的电涌保护器CSPD)性能要求和试验方
7、法;一一低压电涌保护器第22部分:电信和信号网络的电涌保护器选择和使用导则;低压电涌保护器第31部分:用于光伏系统的电涌保护器性能要求和试验方法;一一低压电涌保护器第32部分:用于光伏系统的电涌保护器选择和使用导则;低压电涌保护器元件第311部分:气体放电管CGDT)的性能要求和测试回路;一一低压电涌保护器元件第312部分:气体放电管CGDT)的选择和使用导则;低压电涌保护器元件第321部分:雪崩击穿二极管CABD)规范;一一低压电涌保护器元件第331部分:金属氧化物压敏电阻CMOV)规范;低压电涌保护器元件第341部分:电涌抑制晶闸管CTSS)规范;一一低压电涌保护器元件第351部分:电信和
8、信号网络的电涌隔离变压器CSIT)的性能要求和试验方法。本部分为GB/T18802的第32部分。本部分按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同采用IEC61643-32: 2017 2011 1I类试验要求a6 mm2 建筑物外部LPS满足安全SPD根据IEC61643-11: SPD根据IEC61643-11: SPD根据IEC61643-31: 2011 间隔距离5的情况下SPD2011 1类试验要求2011 1I类试验要求aE类试验要求的安装要求(见6.2.2)16 mm2 6 mm2 6 mm2 6 GB/T 18802.32-2021 /IEC 61643-
9、32: 20 17 表1C续)SPD试验等级和相应的接地导体横截面积建筑物外部LPS不满足安SPD根据IEC61643-11: SPD根据IEC61643-11 SPD根据IEC61643-31: 2011 全间隔距离5的情况下2011 1类试验要求2011 1类试验要求aI类试验要求SPD的安装要求(见6.2.316 mm2 16 mm2 16 mm2 和附录A)注:接地导体的更详细要求见9.2.6。a必要时。根据IEC61643-31 ,SPD应标有字母PV标志。6.2 不同光伏系统的要求6.2.1 无外部LPS的光伏系统主配电柜光伏逆变器光伏阵列电网主接地极建筑物接地系统-说明: 符合I
10、EC61643-31的E类试验SPD;一一符合IEC61643-11: 2011的E类试验SPD; 符合IEC61643-11: 2011的I类或H类试验SPD; 符合IEC61643-31的H类试验的SPD。图1无外部LPS情况的SPD安装示意图一般情况下,应如图1所示在直流侧(位置和)安装两个SPD,同时在逆变器交流侧安装两个SPDC位置和)。注:当使用具有屏蔽层的直流电缆时,在与此类电缆连接的设备接口处可实现感应过电压防护。以下情况不需要安装位置中的SPD: 主配电柜的SPD与逆变器之间的距离小于10m,PE导线靠近交流导线(见9.1.3),此时,可只在位置的主配电柜安装SPD;或 逆变
11、器和主配电柜连接到同一个接地极,SPD连接导线长度均小于或等于0.5mC例如逆变器7 G/T 18802.32-2021/IEC 61643-32: 20 17 位于主配电柜内)。以下情况不需要安装位置中的SPD: 逆变器和光伏阵列之间的距离小于10m,安装在位置1的SPD的电压保护水平(Up)小于或等于光伏阵列0.8倍耐冲击电压额定值Uw(见9.2.4);或 位置中安装的SPD的电压保护水平(Up)小于或等于光伏阵列0.5倍耐冲击电压额定值Uw,同时PE导线靠近直流导线。6.2.2 外部LPS满足安全间隔距离(s)要求的光伏系统(包含多重接地的光伏系统,例如光伏电站)与不满足安全间隔距离s的
12、情况相比,这是更优的解决方案。相比6.2.3,采用减少间隔距离5要求的措施(例如采用多个或网状引下导体),或使用与装置隔离的外部LPS(光伏系统是该装置的一部分),则是更优的方法。外部LPS与被保护装置隔离的方法可能仅用于光伏系统附近(部分隔离的LPS)。LPS 主配电柜光伏逆变器光伏阵列 电网 主接地极建筑物接地系统-说明: 符合IEC61643-31的H类试验SPD;二一符合IEC61643-11: 2011的E类试验SPD; 符合IEC61643-11: 2011的I类试验SPD; 符合IEC61643-31的H类试验的SPD;二一LPS的接闪系统; LPS的引下线。图2光伏系统与外部L
13、PS满足安全间隔距离(s)情况的SPD安装示意图一般情况下,应在直流侧(位置和)安装两个SPD,在逆变器交流侧安装两个SPD(位置和() ,如图2所示。8 以下情况不需要安装位置中的SPD: 主配电柜和逆变器中的SPD之间的距离小于10m,可以忽略由于雷电流流过引下线产生的感应过电压(见IEC62305-4);或逆变器与主配电柜连接到同一个接地极,电缆长度均小于或等于0.5m(例如逆变器位于主配电柜内)。以下情况不需要安装位置中的SPD: 逆变器和光伏阵列之间的距离小于10m,安装在位置1的SPD的电压保护水平(Up)小于或等GB/T 18802.32-2021 /IEC 61643-32:
14、20 17 于光伏阵列0.8倍耐冲击电压额定值Uw(见9.2.4);或位置中安装的SPD的电压保护水平(Up)小于或等于光伏阵列0.5倍耐冲击电压额定值Uw同时PE导线靠近直流导线。6.2.3 外接LPS不满足安全间隔距离(s)要求的光伏系统(包含多重接地的光伏系统,例如光伏电站)LPS 主配电柜光伏逆变器电网光伏阵列。主接地极建筑物接地系统-说明:一一符合IEC61643-31的I类试验SPD:二一符合IEC61643-11: 2011的I类试验SPD: 符合IEC61643-11: 2011的I类试验SPD:一一符合IEC61643-31的I类试验的SPD:二一LPS的接闪系统; LPS的
15、引下线;E一一等电位连接(不满足安全间隔距离等效于非隔离LPS)。图3光伏系统与外部LPS不满足安全间隔距离(s)情况的SPD安装示意图当安装SPD后,光伏系统其他部分可能与SPD连接到相同的等电位连接带,此时可要求该SPD符合I类试验要求。在这种配置中,交直流导体可视为等电位连接带的并联导体。图A.1、表A.1和表A.2提供了有关SPD选型的更多信息。位置需选择安装I类试验SPD。位置和的SPD应尽可能靠近逆变器安装,如图3所示。位置的SPD应尽可能安装在靠近光伏阵列的位置。一般情况下,安装位置和的SPD是必要的,除非逆变器和主配电柜连接到同一个接地极,连接电缆长度小于或等于0.5m(例如逆
16、变器位于主配电柜内),此时可以不安装位置的SPD。6.2.4 包括电信和信号线路的光伏系统不仅电源线路需要安装SPD,同时还应考虑安装用于电信和信号网络的SPD,如图C.1所示。7 等电位连接光伏系统中的接地装置和保护导体应符合IEC60364-7-712: 2017的规定,该文件提供了更多9 G/ T 18802.32-2021/IEC 61643-32: 20 17 信息。等电位连接带的最小横截面积宜符合IEC60364-5-54, IEC 61643-12和GB/T21714.3-2015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50m旷的铜线,或等效载流能力导体。如果等
17、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,G/T21714.3-2015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IEC62561(all parts)。当光伏系统受到LPS
18、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IEC60364-5-54、IEC61643-12和GB/T21714.3-2015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
19、。8 在光伏系统中安装电涌保护器CSPD)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IEC62305-2。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,IEC60364-7-712 : 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:一一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 61
20、643-21; 一一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:一-IEC60364-5-53: 2015第534章,IEC61643-12和IEC62305-4中针对交流电源系统的保护;IEC 61643-22或IEC62305-4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SPD9.1 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IEC60364-5-53: 2015第534章,IEC61643-10 GB/T 18802.32-2021 /IEC 61643-32: 20 17 12和I
21、EC62305-4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直考虑电压波形失真,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I川选择SPD对于E类试验SPD,每种保护模式的最小标称放电电流In应为5kAC8/20s)。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1imp的最小值应符合IEC60364-5-53: 2015第534章和IEC61643-12的要求。对于GB/T21714
22、相关部分所规定的这些系统,可 能需要更高的Iimp值。IEC61643-12给出了根据雷电防护等级CLPL)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/T17626.5-2019, IEC 60364-4-44: 2017/ AMD1: 2015第443章和GB/T16935.1 2008规定的电力线和相应的设备终端;一一对于GB/T17626.5-2019, ITU-T K.20和ITU-TK.21规定的信号线路和
23、相应的设备终端。为确保有效保护设备,电压保护水平Up应低于被保护设备的耐冲击电压额定值Uw。通常,宜保持设备耐冲击电压额定值Uw与Up之间至少20%的安全裕度(见IEC61643-12和IEC62305-4) ,对于例外情况,见IEC60364-5-53: 2015第534章。如果没有另行规定,可接受的过电压类别为E类。对于230/400 V交流系统,预计威胁设备的最大冲击电压为2.5kV。通常需要具有多极协调配合SPD的保护方案。SPD的制造商可对实现协调配合提供必要信息。9.1.4 交流侧SPD的安装SPD宜尽可能靠近电气装置的起点安装,例如:在光伏系统到公共电力网络的连接点(图4)。如果
24、此SPD与逆变器之间的接线长度(距离E)不小于10m,建议在该逆变器侧多安装一组SPD以保护逆变器(图5)。此外,PE线路应靠近交流线路。注:对于6.2.3中描述的情况中逆变器侧要安装第二组SPD。如果图4和图5中规定的总线路长度超过0.5m,则 可以采用IEC60364-5-53: 2015的534.4.8中给出的要求。11 G/T 18802.32-2021/IEC 61643-32: 20 17 10 m RC,1h 向。rh 几+,2+r3三50cm-说明:E 安装起点与逆变器之间的距离;L1,L2和L一一连接导线的长度;D -SPD外部脱离器。图4安装起点与光伏逆变器之间的距离很近时
25、CE10 m 图6光伏系统直流侧过电压保护示例9.2.6 直流侧SPD连接导体的横截面积SPD的连接宜符合以下规则:I类试验SPD的接地导体的最小横截面积应为16mm2铜线,或等效载流能力导体。具有短路失效模式SCFM的I类试验SPD的接地导体,如果带电导体横截面积大于16mm2,则其最小横截面积应等于相应带电导体的横截面积。E类试验SPD的接地导体的最小横截面积应为6mm2铜线,或等效载流能力导体。具有短路失效模式SCFM的E类试验SPD的接地导体,如果带电导体横截面积大于6mm2,则其最小横截面积应等于相应带电导体的横截面积。SPD的额定短路电流值1sCPV应与光伏系统在安装点的预期短路电
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