前日，微信圈一则“山西户用光伏电站逆变器着火”，令业界一片哗然，更有人指出，是使用了劣质的逆变器，引起直流拉弧，最终导致内部器件自燃而引起火灾。后来经过调查，这是一条假消息，是有一些无良媒体哗众取宠为了扩大影响而报道的，实际上引起火灾的直接原因是“球形雷”，和光伏系统没有直接关系。

       但是，光伏发电系统的主要部分都安装在露天状态下，且分布的面积较大，组件和支架都是导体，对雷电有相当大的吸引力，因此存在着受直接和间接雷击的危害。同时，光伏发电系统与相关电气设备及建筑物有着直接的连接，因此对光伏系统的雷击还会涉及相关的设备和建筑物及用电负载等。为了避免雷击对光伏发电系统的损害，就需要设置防雷与接地系统进行防护。

       1．关于雷电及开关浪涌的有关知识

       雷电是一种大气中的放电现象。在云雨形成的过程中，它的某些部分积聚起正电荷，另一部分积聚起负电荷，当这些电荷积聚到一定程度时，就会产生放电现象，形成雷电。

       雷电分为直击雷和感应雷。直击雷是指直接落到光伏方阵、直流配电系统、电气设备及其配线等处，以及近旁周围的雷击。直击雷的侵入途径有两条：一条是上述所说的直接对光伏方阵等放电，使大部分高能雷电流被引入到建筑物或设备、线路上；另一条是雷电直接通过避雷针等可以直接传输雷电流入地的装置放电，使得地电位瞬时升高，一大部分雷电流通过保护接地线反串入设备、线路上。

       感应雷是指在相关建筑物、设备和线路的附近及更远些的地方产生的雷击，引起相关建筑物、设备和线路的过电压，这个浪涌过电压通过静电感应或电磁感应的形式串入到相关电子设备和线路上，对设备、线路造成危害。

       除了雷电能够产生浪涌电压和电流外，在大功率电路的闭合与断开的瞬间、感性负载和容性负载的接通或断开的瞬间、大型用电系统或变压器等断开也都会产生较大的开关浪涌电压和电流，同样会对相关设备、线路等造成危害。

       对于较大型的或安装在空旷田野、高山上的光伏发电系统，特别是雷电多发地区，必须配备防雷接地装置。

       2．雷击对光伏发电系统的危害

       (1)对太阳电池组件的危害。太阳电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能量转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。但其所在位置极易遭受具有强大的脉冲电流、炽热的高温、猛烈的电动力的直击雷的冲击而导致整个系统瘫痪。

       (2)对光伏控制器的危害。光伏控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。当系统遭受到雷击或是过电压损坏时会出现以下情况。

       ①充电系统一直充电，放电系统无放电，导致蓄电池一直处于充电状态，充电过饱轻则缩短蓄电池使用寿命、容量降低，重则导致蓄电池爆炸，造成对整个系统的损坏和人员伤亡。

       ②充电系统无充电，放电系统一直处于放电状态，蓄电池无法将电能储存起来，导致用户在有太阳光时设备可正常工作，无太阳光或光线不强时设备无法工作。

       (3)对蓄电池的危害。太阳能光伏发电系统一般采用铅酸蓄电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。当系统遭受到雷击时过电压入侵到蓄电池时轻则损害蓄电池、缩短电池的使用寿命，重则导致电池爆炸，引起严重的系统故障和人员伤亡。

       (4)对逆变器的危害。太阳能的直接输出电压要转变为AC 220V／AC 380V为电器提供电能，需要将太阳能光伏发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。如果逆变器损坏将会出现以下情况。

       ①用户负载无电压输入，用电设备无法工作。

       ②逆变器无法将电压逆变，导致太阳电池板上的直流电压直接供负载使用，如果太阳电池板电压过高将直接烧毁用电设备。

       3、雷电侵入光伏发电系统的途径

       (1)地电位反击电压通过接地体入侵。雷电击中避雷针时，在避雷针接地体附近将产生放射状的电位分布，对靠近它的电子设备接地体地电位反击，入侵电压可高达数万伏。

       (2)由太阳电池方阵的直流输入线路入侵。这种入侵分为以下两种情况。

       ①当太阳电池方阵遭到直击雷打击时，强雷电电压将邻近土壤击穿或直流输入线路电缆外皮击穿，使雷电脉冲侵入光伏系统。

       ②带电荷的云对地面放电时，整个光伏方阵像一个大型无数环形天线一样感应出上千伏的过电压，通过直流输入线路引入，击坏与线路相连的光伏系统设备。

       (3)由光伏系统的输出供电线路入侵。供电设备及供电线路遭受雷击时，在电源线上出现的雷电过电压平均可达上万伏，并且输出线还是引入远处感应雷电的主要因素。雷电脉冲沿电源线侵入光伏微电子设备及系统，可对系统设备造成毁灭性的打击。

       4、光伏发电系统的防雷措施和设计要求

       (1)太阳能光伏发电系统或发电站建设地址的选择，要尽量避免放置在容易遭受雷击的位置和场合。

       (2)尽量避免避雷针的投影落在太阳电池方阵组件上。

       (3)根据现场状况，可采用避雷针、避雷带和避雷网等不同防护措施对直击雷进行防护，减小雷击概率，并应尽量采用多根均匀布置的引下线将雷击电流引入地下。多根引下线的分流作用可降低引下线的引线压降，减少侧击的危险，并使引下线泄流产生的磁场强度减小。

       (4)为防止雷电感应，要将整个光伏发电系统的所有金属物，包括电池组件外框、设备、机箱／机柜外壳、金属线管等与联合接地体等电位连接，并且做到各自独立接地。光伏发电系统等电位连接。

       (5)在系统回路上逐级加装防雷器件，实行多级保护，使雷击或开关浪涌电流经过多级防雷器件泄流。一般在光伏发电系统直流线路部分采用直流电源避雷器，在逆变后的交流线路部分使用交流电源避雷器。避雷器在太阳能光伏发电系统中的应用。

       (6)光伏发电系统的接地类型和要求主要包括以下几个方面。

       ①防雷接地。包括避雷针(带)、引下线、接地体等，要求接地电阻小于10欧姆，并最好考虑单独设置接地体。

       ②安全保护接地、工作接地、屏蔽接地。包括光伏电池组件外框、支架，控制器、逆变器、配电柜外壳，蓄电池支架、金属穿线管外皮及蓄电池、逆变器的中性点等，要求接地电阻小于等于4欧姆。

       ③当安全保护接地、工作接地、屏蔽接地和防雷接地4种接地共用一组接地装置时，其接地电阻按其中最小值确定；若防雷已单独设置接地装置时，其余3种接地宜共用一组接地装置，其接地电阻不应大于其中最小值。

       ④条件许可时，防雷接地系统应尽量单独设置，不与其他接地系统共用，并保证防雷接地系统的接地体与公用接地体在地下的距离保持在3m以上。

       来源：泓达光伏

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