浅谈太阳能光伏发电系统的防雷设计

1. 太阳能光伏发电产品简介
　　太阳能发电是通过转换装置把太阳辐射转换成电能利用的发电技术，光电转换装置是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的。太阳能光伏发电系统由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜等设备组成。广泛应用于路灯、信号灯，也可用于独立或并网为设备供电。
2. 太阳能光伏系统设备受到雷电灾害威胁的几种途径
2.1 　直击雷
太阳能电池板大多都是安装在室外屋顶或空旷的地方，所以雷电很可能直接击中太阳能电池板，造成设备的损坏，从而无法发电。
2.2 　感应雷及雷电波侵入
　　远处的雷电闪击时，由于电磁脉冲空间传播的缘故，会在太阳能电池板与控制器或逆变器、控制器到直流负载、逆变器到电源分配电盘以及配电盘到交流负载等的供电线路上产生浪涌过电压，损坏电气设备。
2.3 　地电位反击
　　在有外部防雷保护的太阳能供电系统中，由于外部防雷装置将雷电引入大地，从而导致地网上产生高电压，高电压通过设备的接地线进入设备，从而损坏控制器、逆变器或者是交、直流负载等设备。
3. 太阳能光伏发电系统的防雷设计
　　太阳能光伏发电系统的防雷也可分为外部防雷和内部防雷两种情况。
外部防雷 是防直击雷，将绝大部分雷电流直接引入地下泄散。
内部防雷 是泄放沿着电源线路、信号线路侵入的雷电波或各种危险过压。
　　这两道防线共同保障光伏系统及后续设备的安全。
3.1 太阳能光伏系统的外部防雷
　　太阳能光伏发电设备外部防雷系统的作用是提供直击雷电流泄放通道，使雷电不会直接击中太阳能电池板，保证裸露在室外的太阳能电池板不被直接雷击损坏。
　　首先要确保各种设备处于直击雷防护区，独立光伏发电系统要有完善的接闪器、引下线和接地装置。依附于建筑物的光伏发电系统则要处于建筑物防雷设施的保护范围之内。其次要做好室外各种电源线路、信号线路的屏蔽，并与其它金属构件做好等电位联接。直击雷防护区范围的计算可参见《建筑物防雷设计规范》 GB 50057-2010 中的滚球法计算避雷针保护半径的公式进行计算。
3.2  太阳能发电系统的内部防雷
　　首先在太阳能电池板和逆变器之间加装第一级防雷器），具体产品参数根据现场逆变器最大空载电压确定。其次在逆变器与配电柜之间以及配电柜与负载设备之间加装第二级防雷器，型号根据配电柜以及供电设备的工作电压确定。再次各种电源线应有屏蔽措施，且有良好的接地，并与其它接地做好等电位处理。

4.小结
4.1 太阳能光伏系统与建筑物防雷一体化设计
太阳能光伏产品防雷在很大程度上是依靠建筑物的防雷系统，因此建筑物防雷系统与太阳能光伏产品防雷要综合起来考虑。使太阳能产品与建筑的外部防雷和内部防雷系统有机结合，确保良好的防护效果。
4.2 太阳能光伏产品器件的防护
太阳能光伏产业只有与完善的防雷系统同步发展，才能确保人身和财产安全，才能够使这种清洁、环保的能源为人类造福。