雷電對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的危害

本文主要來(lái)源于中國(guó)慕課大學(xué)《光伏發(fā)電工程技術(shù)》學(xué)習(xí)筆記

一、雷電的產(chǎn)生

雷電形成的起因是大氣運(yùn)動(dòng)，大氣運(yùn)動(dòng)使氣體與氣體間產(chǎn)生靜電摩擦或其他電離作用。當(dāng)云團(tuán)中的氣體被電離后，云團(tuán)內(nèi)部將產(chǎn)生帶正、負(fù)電荷的帶電離子。

云團(tuán)中的帶電離子在空間電場(chǎng)力的作用下，將定向垂直移動(dòng)，使云團(tuán)上部和下部帶相反電荷，即云團(tuán)內(nèi)產(chǎn)生分層電荷，轉(zhuǎn)變?yōu)榭僧a(chǎn)生雷電的雷云。部分帶電雷云對(duì)另一部分帶異種電荷的雷云或?qū)Υ蟮匮该头烹?，產(chǎn)生閃電和雷聲現(xiàn)象，該現(xiàn)象即為雷電現(xiàn)象。

對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)危害較大的雷電是帶電雷云對(duì)大地迅猛放電時(shí)產(chǎn)生的雷電。

二、雷電的基本形式和危害

（1）直擊雷及危害

對(duì)于光伏發(fā)電系統(tǒng)，直擊雷是指直接落到光伏陣列、直流配電系統(tǒng)、電氣設(shè)備、配線或光伏發(fā)電系統(tǒng)周圍的雷擊。直擊雷的電壓峰值可達(dá)幾萬(wàn)伏，電流峰值可達(dá)幾十千安，瞬時(shí)功率大。

直擊雷對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的侵入包括兩種方式：一是直接對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)放電；二是通過(guò)避雷針、大地、光伏發(fā)電系統(tǒng)的接地線侵入光伏發(fā)電系統(tǒng)。

（2）感應(yīng)雷及危害

感應(yīng)雷是指當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)上方存在雷云時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)中會(huì)感應(yīng)出與雷云極性相反的電荷（該電荷也被稱為束縛電荷），當(dāng)雷云對(duì)其他物體放電后，光伏發(fā)電系統(tǒng)中的束縛電荷將迅速向兩端擴(kuò)散（即束縛電荷變?yōu)樽杂呻姾桑a(chǎn)生較高的過(guò)電壓（過(guò)電壓可達(dá)幾十萬(wàn)伏），從而對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)造成危害（可能產(chǎn)生火災(zāi)、爆炸）。

（3）雷電波

雷電流具有較大峰值和陡度，其周圍存在瞬變電磁場(chǎng)，處于瞬變電磁場(chǎng)中的導(dǎo)體將感應(yīng)產(chǎn)生較大的電動(dòng)勢(shì)，若所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)不能被及時(shí)導(dǎo)入大地，則容易在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生雷電沖擊波，即雷電波。

雷電波可在光伏陣列與控制器或逆變器、控制器與直流負(fù)載、逆變器與配電柜、配電柜與交流負(fù)載等的供電線路中產(chǎn)生浪涌過(guò)電壓，從而損壞電氣設(shè)備。雷電波可對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)造成毀滅性的打擊。

三、光伏發(fā)電系統(tǒng)易遭受雷擊的主要部位

光伏發(fā)電系統(tǒng)易遭受雷擊的主要部位包括：光伏組件、機(jī)房。機(jī)房包括：控制器、逆變器等電氣設(shè)備。

（1）光伏組件

光伏組件易遭受直擊雷和感應(yīng)雷侵襲，光伏組件遭受直擊雷侵襲可導(dǎo)致光伏系統(tǒng)癱瘓。

（2）控制器

當(dāng)控制器遭受雷擊而損壞時(shí)可能出現(xiàn)以下兩種情況：

1）充電系統(tǒng)一直處于充電狀態(tài)，放電系統(tǒng)無(wú)放電，導(dǎo)致蓄電池一直處于過(guò)充電狀態(tài)，可能導(dǎo)致蓄電池使用壽命縮短或爆炸。

2）放電系統(tǒng)一直處于放電狀態(tài)，充電系統(tǒng)無(wú)充電，導(dǎo)致蓄電池?zé)o法被充電，從而導(dǎo)致用戶于無(wú)太陽(yáng)光時(shí)無(wú)法獲得電能。

（3）蓄電池

蓄電池被雷電入侵可導(dǎo)致蓄電池使用壽命縮短或爆炸。

（4）逆變器

逆變器被雷電入侵可導(dǎo)致用戶無(wú)法獲得電能。

審核編輯：湯梓紅