原文发表在《电瓷避雷器》2024年第6期。
https://www.chndoi.org/Resolution/Handler?doi=10.16188/j.isa.1003-8337.2024.6.010
大规模分布式光伏接入配电系统雷击过电压特性分析
梁晟杰，邓鹏，何萍，袁未，汤锐智
(国网江苏省电力有限公司南京供电公司，南京 210019)
一 内容简介
针对大规模分布式光伏接入配电系统后的雷击暂态过电压问题，选取南京溧水地区典型分布式光伏系统为研究对象，根据光伏系统和10kV配电线路实际结构及参数，提出了光伏电池阵列、逆变器和控制系统等关键模块的构建方法，并建立了综合考虑光伏系统和配电线路的雷击过电压计算模型；计算了雷击配电线路侧和光伏侧时，配电线路侧、光伏并网接入点及逆变器直流侧过电压的变化规律。结果表明：当雷击点位于临近并网接入点1-2级杆塔所在配电线路时，入侵过电压波对光伏系统的影响较大，易造成光伏组件损坏；当雷击点位于并网接入点时，对配电线路的影响较大。研究可为分布式光伏大规模接入配电网背景下的雷电防护提供参考。
二 主要内容
随着“碳达峰、碳中和”战略的实施，分布式光伏发电以其清洁、高效的优点得到快速发展。然而，分布式光伏系统大规模接入配电系统后也面临着自然灾害带来的安全威胁，分布式光伏系统通常安装在屋顶或空旷地带，易遭受雷电威胁，雷击已成为影响分布式光伏发电系统供电可靠性的重要因素。因此，分析分布式光伏接入配电网后的雷击过电压特性具有重要的实际意义。
目前，针对配电线路及光伏系统的雷击过电压特性已开展了较多研究，如有作者分析了配电线路的雷击过电压特性，并提出了相应的雷电防护措施；有作者建立了光伏支架系统雷击暂态计算模型，分析了不同雷击情况下光伏支架的暂态响应；有作者分析了光伏系统感应雷过电压特性，并讨论了雷击对光伏组件旁路二极管的影响；有作者提出了光伏阵列回路感应雷过电压计算方法，获得了光伏阵列的过电压及过电流特性；有作者通过建立风-光混合发电系统雷击过电压计算模型，分析了雷击不同位置时风-光系统过电压的变化规律。总体来看，现有研究主要针对配电线路与光伏组件本身，而实际分布式光伏接入配电系统后，光伏侧与配电线路侧存在相互影响，雷电入侵波不仅会威胁光伏设备的安全，也会影响配电线路的正常稳定运行，因此，针对含分布式光伏有源配电系统的雷击过电压特性需开展系统深入研究。
本研究以南京溧水某居民分布式光伏接入10kV配电系统为研究对象，建立了考虑分布式光伏系统的10kV配电线路雷击过电压计算模型，分析雷击光伏侧和线路侧时的过电压特性，研究可为含光伏有源配电网的雷电防护奠定理论基础。
1 雷击过电压计算模型
1.1分布式光伏系统介绍
1.2雷击过电压计算模型
2 雷击过电压特性仿真分析
2.1雷击配电线路过电压分析
2.2雷击光伏侧过电压分析
三 结论
根据南京溧水典型分布式光伏接入配电系统的结构及参数，建立了雷击过电压计算模型，分析了雷击不同位置时的过电压特性，获得的结论如下。
1）雷击10kV配电线路时，光伏系统的电压会出现明显升高，当雷电流幅值为10kA时，光伏系统并网接入位置的过电压幅值可达1.45kV，且随着雷击位置逐渐靠近光伏侧，并网接入点的电压将逐渐升高，严重威胁光伏系统的安全。
2）当雷击点位于光伏侧并网接入点时，配电线路侧过电压峰值可达140.9kV，易造成未安装防雷装置的配电线路出现闪络跳闸事故。而当雷击点距并网接入点较远时，对配电系统的影响较小，仅造成电压出现小幅度的波动，但仍会影响光伏系统的正常稳定运行。
本研究为了简化分析，未考虑光伏系统因过电压而出现绝缘失效的情况，后续需结合光伏组件的绝缘水平，系统分析光伏组件绝缘失效情况下系统的雷击暂态过电压分布情况，从而提出相应的防护措施。
作者简介
梁晟杰（1988—），男，硕士，高级工程师，从事输电线路运检方面工作。E-mail:240065487@qq.com。
本文索引
梁晟杰，邓鹏，何萍，等.大规模分布式光伏接入配电系统雷击过电压特性分析[J]. 电瓷避雷器，2024(6):85-91.
LIANG Shengjie, DENG Peng，HE Ping，et al.Lightning overvoltage characteristics with large-scale distributed photovoltaic access to distribution system[J]. Insulators and Surge Arresters，2024(6):85-91.
《电瓷避雷器》国际标准刊号： ISSN1003-8337， CODEN DBIIA4。国内统一刊号： CN61-1129/TM，《电瓷避雷器》由西安电瓷研究所主办，双月刊， 1958 年创刊， 2009年元月起改制后，由西安高压电器研究院有限责任公司主管。《电瓷避雷器》是我国绝缘子、避雷器行业唯一的一本国内外公开发行的期刊。主要报道国内外绝缘子、避雷器和相关行业的最新理论、科研成果及技术创新等方面的论文。2019年《电瓷避雷器》入选《能源电力领域高质量科技期刊分级目录》电工理论与装备专业T3级。
《电瓷避雷器》连续多年被评为中文核心期刊，是“中国学术期刊综合评价数据库”和“中国科学引文数据库”来源期刊。被美国《化学文摘》、《剑桥科学文摘：材料信息》以及波兰《哥白尼索引》收录。
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