在光伏電站中，防雷與接地影響整個系統(tǒng)運行及人身生命安全，因為光伏電站全年都處在不同的戶外環(huán)境中，難免會遇到雷雨天氣。高處或沒有遮擋的金屬物體被雷擊的概率非常高，嚴(yán)重的可能會引起火災(zāi)，造成人身或財產(chǎn)損失。

在電站建設(shè)過程中，經(jīng)常遇到施工或相關(guān)專業(yè)人員對防雷接地重視不夠，認(rèn)為其技術(shù)性不強，工藝較簡單，往往在施工中出現(xiàn)不規(guī)范作業(yè)或紕漏，所以造成光伏系統(tǒng)雷擊事故。因此，防雷與接地工程在監(jiān)理及驗收工作中至關(guān)重要，其質(zhì)量直接影響整個系統(tǒng)的使用功能、安全及壽命。

圖1

根據(jù)光伏電站工程的特殊性，所有屋頂電站都可以依附在所屬建筑的主體結(jié)構(gòu)的防雷系統(tǒng)上，不用獨立去設(shè)計獨立的防雷系統(tǒng)，這樣不僅可以節(jié)約工期、資金，更可充分利用現(xiàn)有資源。對于混凝土結(jié)構(gòu)，大部分建筑在建時期都做了專業(yè)的防雷系統(tǒng)，混凝土結(jié)構(gòu)在做防雷系統(tǒng)時候一般會做避雷帶或者是避雷網(wǎng)。

鋼結(jié)構(gòu)廠房光伏電站防雷思路與混凝土大體想差不多，接閃器、引下線、接地體的選擇，材料的連接都與混凝土屋面相似。

工商業(yè)光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷接地材料選用

1、接閃器

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。

圖2

2、引下線

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。 

圖3

3、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。

 圖4

4、組件與支架等電位連接

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，一般可以采用4mm2的黃綠雙色線。

圖5

5、支架陣列間等電位連接

支架間的連接應(yīng)是持久的電氣貫通，一般采用使用直徑不低于8mm的圓鋼或厚度不小于4mm的扁鋼?？刹捎勉~鋅合金焊、熔焊、卷邊壓接、縫接、螺釘或螺栓連接。考慮到施工難度周圍環(huán)境影響，采用焊接比較好。做完焊接后最好再做節(jié)點處理，做好防腐措施。

圖6

逆變器防雷接地

除了常規(guī)的組件側(cè)、支架側(cè)和配電箱側(cè)的保護接地外，逆變器作為光伏電站的核心電氣設(shè)備，更應(yīng)該做好防雷保護接地，這點非常重要。

1、工作接地

一般工作接地（PE端）接到配電箱的PE排上，再通過配電箱做接地。

光伏逆變器PE端工作接地，具備PV端接地故障檢測功能，在出現(xiàn)接地故障時及時進行保護，原因在于光伏系統(tǒng)中，PV端極易受雷擊而使系統(tǒng)產(chǎn)生浪涌電壓，瞬間的高電壓會嚴(yán)重影響直流系統(tǒng)的絕緣性能，造成光伏組件正極或負(fù)極側(cè)的系統(tǒng)接地，一旦發(fā)生接地故障，不僅會導(dǎo)致電站無法并網(wǎng)影響發(fā)電量，嚴(yán)重的話還會導(dǎo)致整個發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備故障或人員傷亡。

圖7

2、保護接地

逆變器機身的右下方側(cè)有一個接地孔是做重復(fù)接地，保護逆變器和操作人員的安全。

圖8

3、逆變器集成交直流防雷模塊

圖9

工商業(yè)屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷接地注意事項

圖10

1、通常情況均建議安裝雷電保護裝置（一般指建筑物頂部避雷針或避雷帶及引下線），以防止雷電直擊光伏陣列。

2、雷電保護裝置及引下線與光伏系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備（包含光伏面板、逆變器、電纜、配電設(shè)備）應(yīng)保持安全間隔距離S。S的建議值:按一般5層樓高（約15m）建筑屋頂，S取2.5m足夠，此距離可按樓層高度反比關(guān)系簡化計算。

A.當(dāng)滿足安全距離S的情況下：圖示位置①②③應(yīng)加裝防雷模組；

B.當(dāng)不滿足安全安全距離S的情況下：除位置①②③外還應(yīng)在圖示④加裝防雷模組； 

3、雷電引下線與設(shè)備接地線最終匯在一個總接地點，但二者不能共用導(dǎo)線。即設(shè)備接地線應(yīng)單獨拉線。

在實際施安裝過程中，由于防雷接地不當(dāng)，會造成光伏系統(tǒng)雷擊故障。前段時間有客戶反饋，有幾處項目地出現(xiàn)雷擊后，光伏系統(tǒng)不能正常工作。經(jīng)過我司售后工程師現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，這幾處逆變器的PE端子都是采取如下錯誤的接地方式:

01、逆變器的PE接地與防雷帶直接連接在一起

圖11

02、逆變器的PE接地與組件支架直接連接在一起

圖12

在沒有雷擊的情況下，這兩種接法都是沒有問題的，能夠保證逆變器的安全。但是一旦出現(xiàn)了雷擊，就有很大概率造成逆變器內(nèi)部的電子元器件不同程度的損壞，這是為什么呢？

從逆變器電路上來看，直流側(cè)和交流側(cè)的 SPD 的接地都是連到外殼的接地端，然后再通過扁鐵連到短避雷針或者是組件支架上，這相當(dāng)于把逆變器的接地端和建筑物的外部防雷系統(tǒng)或組件支架等電位連接，這樣子在有雷電的情況下，會有如下幾個危險，如圖13所示：

圖13

1、如果有雷電流從這個防雷系統(tǒng)流入大地（打在其他的位置），那么在外殼出接地點的地電位會有瞬間的抬高（峰值大概到幾萬伏），但是直流和交流電路的電壓都不會變的（被組件的輸出電壓固定），就會導(dǎo)致地線上的電壓高于電路中的電壓，由于安裝有 SPD，所以 SPD 會瞬間導(dǎo)通，把幾萬伏的電壓傳入電路中，這個電壓可能超過了逆變器內(nèi)部電子元器件的絕緣耐受水平。

2、如果雷直接落在短避雷針或組件支架上，那么由于距離最近，回路阻抗最小，很大部分雷電流會沿著扁鋼直接串入逆變器，可能會直接把逆變器打炸了，這是最嚴(yán)重的情況。

綜上所述，光伏系統(tǒng)現(xiàn)場防雷地和逆變器保護地PE端應(yīng)該分開，正確接法應(yīng)該是圖14所示：逆變器PE保護線應(yīng)該和接地極單獨連接，PE引下線和防雷引下線相距越遠(yuǎn)越好，最好在10m以上。雷電流沿防雷引下線入地后，會快速向周圍擴散，就不會從PE的引下線再流入逆變器接地端。

圖14