光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷設計

一、光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷設計基本原則

光伏發(fā)電系統(tǒng)應避免建設于易遭受雷擊的位置。一般，光伏發(fā)電系統(tǒng)采用安裝避雷針和等電位接地方式防護直擊雷，避雷針的投影不應落在光伏陣列上。

光伏發(fā)電系統(tǒng)防護感應雷和雷電波的措施包括：等電位連接、屏蔽、加裝防雷器。

當光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝于已建設完成的建筑物樓頂時，若原有的防雷系統(tǒng)可保護光伏發(fā)電系統(tǒng)，則光伏發(fā)電系統(tǒng)可不設置防雷裝置。

二、光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設計方法

（1）直擊雷的防護

將光伏組件的鋁合金框架與支架連接，并將所有支架等電位接地。該防護方式的原理如圖一所示，R1為光伏組件鋁合金框架的電阻，R1=0Ω，R2為太陽能電池板的電阻，R2遠大于100MΩ（因為太陽能電池板由抽真空的鋼化玻璃和其他夾層組成，所以太陽能電池板屬于絕緣體），RG為接地電阻，RG≤10Ω，因為R2遠大于R1，所以當直擊雷發(fā)生時，過電壓和過電流只會產生于鋁合金框架的閉合回路上，且通過R1和RG進入大地。

因為鋁合金框架具有鍍層，所以只有當光伏組件的接地孔與支架連接時，光伏組件才有效接地。一般，光伏陣列中間的光伏組件接地孔用于光伏組件相互間的連接，光伏陣列兩端的光伏組件接地孔與支架連接。



圖一，圖片來源：中國慕課大學《光伏發(fā)電工程技術》

（2）靜電感應過電壓防護設計

當太陽能電池板附近發(fā)生直擊雷或云間雷擊時，且光伏組件未接地時，太陽能電池板將出現感應電壓，并產生過電壓和過電流的現象。

當光伏組件鋁合金框架接地時，因感應電壓產生的過電壓和過電流僅產生于鋁合金框架閉合回路上，且通過支架進入大地。

（3）直流輸入、輸出電纜的防雷設計

太陽能電池板背面引出的導線采用BV-1×6mm2型（根據網絡資料：BV代表銅芯聚氯乙烯絕緣電纜，1代表1芯線纜，6mm2代表截面積）電纜線，該導線的脈沖絕緣耐壓大于30kV，同時，太陽能電池板的匯流箱內裝有防雷器。 光伏陣列至機房控制機的直流線纜采用鎧裝線纜（根據百度百科理解：在線纜外部增加機械保護層即為鎧裝線纜），該線纜金屬外皮均與光伏陣列組件連接，并可靠接地。

（4）機房內設備的防雷設計

機房內設備的防雷設計主要為感應雷和雷電波的防護。控制器的保護是在光伏陣列的匯流箱內和控制器的輸入端加裝過防雷器。逆變器的保護是在逆變器的輸出端（即火線與地之間、零線與地之間、火線與零線之間）安裝防雷器。交流配電柜的輸出端與輸出線路相連，交流配電柜的保護是在交流配電柜的輸出端（即火線與地之間、零線與地之間、火線與零線之間）安裝防雷器。（含個人理解）

同時，機房內各設備均需可靠接地，并與光伏陣列、外架線路的接地體保持同一電位。

（5）輸出線路的防雷設計

輸電線路的防雷設計是在輸出線路的火線與零線之間安裝防雷器件，此防雷器件安裝于防塵防雨的避雷箱內，避雷箱固定于輸出線路的線桿上，以防止雷電波通過輸出線路進入機房。

（6）接地裝置設計

目前，接地裝置設計是最為有效且最廣泛的方法，接地裝置包括：接地設備、接地體、引入線、大地。

接地電阻要求不大于4Ω，當接地電阻大于4Ω時，通常采用向接地處添加降阻劑或選擇土壤率（個人理解：土壤電阻率）較低的地方設置接地裝置。（含個人理解）

審核編輯：劉清