光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷設(shè)計

一、光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷設(shè)計基本原則

光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)避免建設(shè)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(yīng)落在光伏陣列上。

光伏發(fā)電系統(tǒng)防護感應(yīng)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(shè)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(shè)置防雷裝置。

二、光伏發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)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(chǎn)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(shù)》

（2）靜電感應(yīng)過電壓防護設(shè)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(xiàn)感應(yīng)電壓，并產(chǎn)生過電壓和過電流的現(xiàn)象。

當光伏組件鋁合金框架接地時，因感應(yīng)電壓產(chǎn)生的過電壓和過電流僅產(chǎn)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(shè)計

太陽能電池板背面引出的導線采用BV-1×6mm2型（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)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(nèi)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(jù)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(nèi)設(shè)備的防雷設(shè)計

機房內(nèi)設(shè)備的防雷設(shè)計主要為感應(yīng)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(nèi)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(nèi)各設(shè)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(shè)計

輸電線路的防雷設(shè)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(nèi)，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(shè)計

目前，接地裝置設(shè)計是最為有效且最廣泛的方法，接地裝置包括：接地設(shè)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(shè)置接地裝置。（含個人理解）

審核編輯：劉清