雷電是發(fā)生在因強(qiáng)對(duì)流天氣而形成的雷雨云間和雷雨云與大地之間強(qiáng)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(jī)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(shí)雷云中電荷的急劇減少，會(huì)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(dǎo)體出現(xiàn)高電位 (強(qiáng)電壓) 和瞬間沖擊電流 (電涌)。可能造成的主要危害是由于電位差造成相鄰導(dǎo)體產(chǎn)生電火花，電涌造成電源及信號(hào)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(duì)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(yán)重的雷電襲擊會(huì)對(duì)整個(gè)光伏系統(tǒng)造成極大的破壞。

分布式光伏系統(tǒng)進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)首先需考慮架設(shè)避雷針防止直擊雷對(duì)光伏電站的傷害，同時(shí)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(jì)主要措施

分布式光伏系統(tǒng)為三級(jí)防雷建筑物，防雷和接地設(shè)計(jì)需要涉及到以下的方面：(可參考GB50057 -94 《建筑防雷設(shè)計(jì)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(jī)殼均可靠接地;

措施4：機(jī)房設(shè)備需可靠接地;

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

當(dāng)光伏設(shè)備放置在已經(jīng)建成的建筑物頂部時(shí)，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(hù)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(hù)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(dǎo)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(shí)現(xiàn)共地防止地電位反擊。獨(dú)立避雷針應(yīng)設(shè)獨(dú)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(jìn)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(gè)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(hù)物的高度應(yīng)大于等于避雷針到被保護(hù)物的水平距離，避雷針越高保護(hù)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(hù)

通過在帶電電纜上安裝浪涌保護(hù)器實(shí)現(xiàn)，減少電涌和雷電過電壓對(duì)設(shè)備造成損壞，所以光伏系統(tǒng)需要采取以下防護(hù)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(hù)裝置。

2、在并網(wǎng)接入配電箱(配電柜)中安裝浪涌保護(hù)器，以防護(hù)沿連接電纜侵入的雷電波。為防止浪涌保護(hù)器失效時(shí)引起電路短路，必須在浪涌保護(hù)器前端串聯(lián)一個(gè)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(hù)器產(chǎn)品說明書推薦的過電流保護(hù)器的最大額定值。

總結(jié)

在大型地面電站，必須要建一個(gè)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(xiàng)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(xiàng)目如果房屋不高，周邊有高的建筑物，對(duì)防雷的要求相對(duì)低一點(diǎn)。