雷電是發(fā)生在因強對流天氣而形成的雷雨云間和雷雨云與大地之間強烈放電現(xiàn)象。雷電一般分為直擊雷和感應(yīng)雷。

雷電的危害

1. 直擊雷，即我們通常所說的閃電。直擊雷具有熱效應(yīng)、電效應(yīng)和機械效應(yīng)三大效果， 且雷電能量巨大，可瞬間造成被擊物折損、坍塌等物理損壞和電擊損害。


2. 感應(yīng)雷，雷云形成過程中，由于雷云中電荷的聚積，及閃電發(fā)生時雷云中電荷的急劇減少，會形成大范圍的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象，從而造成雷電影響范圍內(nèi) (閃電發(fā)生處半徑 2Km內(nèi)) 的金屬導體出現(xiàn)高電位 (強電壓) 和瞬間沖擊電流 (電涌)?？赡茉斐傻闹饕：κ怯捎陔娢徊钤斐上噜弻w產(chǎn)生電火花，電涌造成電源及信號線路發(fā)生擊穿現(xiàn)象，造成線路短路，并侵入用電設(shè)備造成設(shè)備損壞。尤其是對低壓電氣系統(tǒng)和電子信息系統(tǒng)危害更大。

分布式光伏系統(tǒng)主要由太陽能電池方陣、并網(wǎng)逆變器、交流配電箱等部分組成。

常用晶硅電池板的邊框是鋁合金的，鋁合金框架與金屬支架連接，電池板易遭受直擊雷侵襲，也易遭受感應(yīng)雷侵襲。逆變器、配電箱等電氣設(shè)備易遭受感應(yīng)雷和雷電波的侵入，另外在雷電的作用下，雷電波也可能侵入建筑內(nèi)危及人身安全或損壞設(shè)備，嚴重的雷電襲擊會對整個光伏系統(tǒng)造成極大的破壞。

分布式光伏系統(tǒng)進行防雷設(shè)計時首先需考慮架設(shè)避雷針防止直擊雷對光伏電站的傷害，同時也必須考慮防止雷電感應(yīng)和雷電波侵入光伏發(fā)電系統(tǒng)。

防雷設(shè)計主要措施

分布式光伏系統(tǒng)為三級防雷建筑物，防雷和接地設(shè)計需要涉及到以下的方面：(可參考GB50057 -94 《建筑防雷設(shè)計規(guī)范》)



措施1：架設(shè)避雷針防止低空直擊雷

措施2：太陽電池方陣支架可靠接地;

措施3：太陽電池方陣接線箱內(nèi)，輸入、輸出 處加裝防雷器，各機殼均可靠接地;

措施4：機房設(shè)備需可靠接地;

措施5：控制室進、出線處均增設(shè)防雷隔離箱，內(nèi)裝防雷保護器，防止感應(yīng)雷。

當光伏設(shè)備放置在已經(jīng)建成的建筑物頂部時，應(yīng)考慮到原有的外部防雷系統(tǒng)。如果光伏設(shè)備處于保護范圍內(nèi)，可以不用另加外部防雷系統(tǒng)，反之則要另加外部防雷系統(tǒng)，避雷針的布置需要既考慮光伏設(shè)備在保護范圍內(nèi)，又要盡量避免陰影投射到光伏組件上。

良好的接地使接地電阻減小，才能把雷電流導入大地，減小地電位，各接地裝置都要通過接地排相互連接以實現(xiàn)共地防止地電位反擊。獨立避雷針應(yīng)設(shè)獨立的集中接地裝置， 接地電阻必須小于 4Ω。固定的金屬支架大約每隔 10m 連接至接地系統(tǒng)。太陽能光伏發(fā)電設(shè)備和建筑的接地系統(tǒng)通過鍍鋅鋼相互連接，在焊接處也要進行防腐防銹處理，這樣既可以減小總接地電阻又可以通過相互網(wǎng)狀交織連接的接地系統(tǒng)可形成一個等電位面，顯著減小雷電作用在各地線之間所產(chǎn)生的過電壓。

防雷接地系統(tǒng)的材料選用

避雷針一般選用直徑 12-16mm的圓鋼，如果采用避雷帶，則使用直徑不低于8mm的圓鋼或厚度不小于4mm的扁鋼。


避雷針高出被保護物的高度應(yīng)大于等于避雷針到被保護物的水平距離，避雷針越高保護范圍越大。

接地體材料選用

接地體宜采用熱鍍鋅鋼材，其規(guī)格一般為：直徑 50mm 的鋼管，壁厚不小于 3.5mm;50mm*50mm*5mm 角鋼，長度不低于2.5米;或者 40mm*4mm 的扁鋼，長度一般為 2.5-4m。


扁鋼接地體的水平埋設(shè)深度不小于 0.5m，角鋼垂直埋深不低于2.5m，連接焊接過的部位要重新做防腐防銹處理。

引下線材料選用

引下線宜采用熱鍍鋅圓鋼或扁鋼，宜優(yōu)先采用圓鋼，直徑不小于 8mm;如用扁鋼，厚度應(yīng)不小于 4mm。


要求較高的要使用截面積為 35mm 2 的雙層絕緣多股銅線。

等電位連接

組件鋁邊框與鍍鋅支架或鋁合金支架都做了鍍層處理，僅僅通過壓塊的壓接滿足不了接地要求，只有組件的接地孔連接到支架上才算組件有效接地。因此在這些位置必須建立外部防雷系統(tǒng)和金屬光伏組件之間的直接等電位連接。


浪涌保護

通過在帶電電纜上安裝浪涌保護器實現(xiàn)，減少電涌和雷電過電壓對設(shè)備造成損壞，所以光伏系統(tǒng)需要采取以下防護措施：


1、 在逆變器的直流輸入端裝和交流輸出端加設(shè)浪涌保護裝置。

2、在并網(wǎng)接入配電箱(配電柜)中安裝浪涌保護器，以防護沿連接電纜侵入的雷電波。為防止浪涌保護器失效時引起電路短路，必須在浪涌保護器前端串聯(lián)一個斷路器或熔斷器，該斷路器(熔斷器)的額定電流不能大于浪涌保護器產(chǎn)品說明書推薦的過電流保護器的最大額定值。

總結(jié)

在大型地面電站，必須要建一個非常完整的防雷系統(tǒng)，包括避雷針，避雷帶，接地器，地線，設(shè)備安裝防雷器。工商業(yè)項目可以利用建筑物原有的防雷器件，做到設(shè)備防雷和接地，戶用項目如果房屋不高，周邊有高的建筑物，對防雷的要求相對低一點。