光伏電站多發(fā)的故障之一是遭遇雷擊。從本文開(kāi)始由提供雷擊對(duì)策等的山光社（東京都品川區(qū)），介紹雷擊對(duì)光伏發(fā)電設(shè)備的影響及解決對(duì)策等。

該公司創(chuàng)建于1930年，以電力、通信、鐵道等領(lǐng)域?yàn)橹行?，從事雷擊相關(guān)的調(diào)查和咨詢，以及雷擊對(duì)策用設(shè)備的制造和銷售等業(yè)務(wù)。另外，其子公司Franklin Japan（神奈川縣相模原市）是日本唯一一家基于涵蓋全國(guó)的雷電觀測(cè)網(wǎng)等的信息，提供雷擊預(yù)測(cè)和雷擊信息等綜合性雷電對(duì)策相關(guān)業(yè)務(wù)的企業(yè)。

光伏電站是在室外設(shè)置發(fā)電設(shè)備。既然在室外設(shè)置，就需要采取避雷對(duì)策。

日本對(duì)雷的一般印象是“高處會(huì)遭雷擊”。但該公司說(shuō)，平地也會(huì)遭雷擊。

尤其是百萬(wàn)瓦級(jí)光伏電站，因占地面積大，估計(jì)遭遇雷擊的可能性不小。

說(shuō)到雷擊對(duì)策，人們首先會(huì)想到避雷針。利用頂端尖尖的金屬棒引導(dǎo)雷電，再經(jīng)接地導(dǎo)線，使雷的電能向地下放電。作為光伏電站的雷擊對(duì)策之一，該公司也推薦設(shè)置避雷針。

高度在20m以上的建筑按規(guī)定都必須設(shè)置避雷針。占地內(nèi)沒(méi)有這類建筑的光伏電站，則沒(méi)有規(guī)定要求必須設(shè)置避雷針。

因此，日本在占地內(nèi)設(shè)置避雷針的光伏電站很少（圖1）。

圖1：在太陽(yáng)能電池板前設(shè)置避雷針的案例

鹿兒島七島輸出功率約為70MW的光伏電站（攝影：日經(jīng)BP社）

而海外在平原上建設(shè)的百萬(wàn)光伏電站也有設(shè)置很多避雷針的事例。有的地方以常打雷而聞名，這樣的地區(qū)“平地也常遭雷擊”的認(rèn)識(shí)應(yīng)該比日本要深入人心。

日本的光伏電站沒(méi)有普及避雷針是因?yàn)?，很多運(yùn)營(yíng)商想盡量避免在對(duì)發(fā)電沒(méi)有貢獻(xiàn)的設(shè)備上投入成本，而且避雷針的影子會(huì)投射到太陽(yáng)能電池板上，造成發(fā)電損失。

作為避免影子的方法，有受雷部不使用避雷針，而是采用“水平導(dǎo)體”的方法。

水平導(dǎo)體的作用與避雷針相同：在發(fā)生雷擊時(shí)，可吸引雷電并將其安全釋放到地面，從而避免保護(hù)對(duì)象直接被雷擊。但其是由厚度最小僅數(shù)mm的金屬部件（厚度因材質(zhì)而異）構(gòu)成的，安裝在要避免雷擊的構(gòu)造物上使用，沒(méi)有避雷針那么高。

避雷針和避雷導(dǎo)體只不過(guò)是避免建筑和構(gòu)造物受到物理?yè)p傷的方法。要防止發(fā)電設(shè)備因電氣影響造成損傷，還需要采取其他方法。

抑制絕緣破壞的SPD

雷的電能會(huì)破壞電氣設(shè)備的絕緣性能，損壞設(shè)備的功能。

引起絕緣破壞的是“雷電涌”。因雷擊影響瞬間發(fā)生的過(guò)壓和過(guò)流稱為“雷電涌”。

有種保護(hù)電氣設(shè)備免受雷電涌損壞的方法，是用電涌防護(hù)器件（SPD），也稱為“浪涌吸收器”等（圖2）。可用于光伏發(fā)電系統(tǒng)，大型企業(yè)制造的PCS等幾乎都標(biāo)配該元件。

圖2：光伏發(fā)電用電涌防護(hù)元件（SPD）的安裝示例

保護(hù)電氣設(shè)備的絕緣性能。櫪木縣的光伏電站（攝影：山光社）

部分PCS和接線盒因成本會(huì)增加沒(méi)有配備，但最近這種情況正逐漸改善。

SPD在雷電涌造成一定值以上的過(guò)壓時(shí)啟動(dòng)，將電流釋放到地面，從而抑制電壓，保護(hù)電氣設(shè)備的絕緣性能。

雖然是以前就一直在使用的元件，但對(duì)SPD來(lái)說(shuō)，光伏發(fā)電系統(tǒng)是全新的使用環(huán)境。