雷電對(duì)光伏電站造成的影響，可以分為兩種“直擊雷”和“感應(yīng)雷”。直擊雷可以通過(guò)安裝避雷針和避雷帶的方式加以避免，防止感應(yīng)雷入侵一般會(huì)在接線盒及PCS中配備感應(yīng)雷浪涌電壓的避雷器(SPD)。但是在實(shí)際生活中，客戶對(duì)SPD的選擇有難度，接下來(lái)小固就SPD的分類和光伏系統(tǒng)中SPD的選型作詳細(xì)介紹。SPD浪涌保護(hù)器的分類 隨著光伏系統(tǒng)對(duì)防雷要求的日益嚴(yán)格，安裝浪涌保護(hù)器(SPD)成為現(xiàn)代防雷技術(shù)的重要環(huán)節(jié)之一。SPD是光伏系統(tǒng)雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置，其作用是把竄入電力線、信號(hào)傳輸線的瞬時(shí)過(guò)電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地，保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊。按工作原理分類 按其工作原理分類，SPD可以分為電壓開關(guān)型、限壓型及組合型。 1 電壓開關(guān)型SPD。在沒(méi)有瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí)呈現(xiàn)高阻抗，一旦響應(yīng)雷電瞬時(shí)過(guò)電壓，其阻抗就突變?yōu)榈妥杩?，允許雷電流通過(guò)，也被稱為“短路開關(guān)型SPD”。 2 限壓型SPD。當(dāng)沒(méi)有瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí)，為高阻抗，但隨電涌電流和電壓的增加，其阻抗會(huì)不斷減小，其電流電壓特性為強(qiáng)烈非線性，有時(shí)被稱為“鉗壓型SPD”。 3 組合型SPD。由電壓開關(guān)型組件和限壓型組件組合而成，可以顯示為電壓開關(guān)型或限壓型或兩者兼有的特性，這決定于所加電壓的特性。

圖1 組合型SPD

按用途分類 按其用途分類，SPD可以分為電源線路SPD和信號(hào)線路SPD兩種。電源線路SPD 由于雷擊的能量是非常巨大的，需要通過(guò)分級(jí)泄放的方法，將雷擊能量逐步泄放到大地。在直擊雷非防護(hù)區(qū)(LPZ0A)或在直擊雷防護(hù)區(qū)(LPZ0B)與第一防護(hù)區(qū)(LPZ1)交界處，安裝通過(guò)Ⅰ級(jí)分類試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器或限壓型浪涌保護(hù)器作為第一級(jí)保護(hù)，對(duì)直擊雷電流進(jìn)行泄放。在第一防護(hù)區(qū)之后的各分區(qū)(包含LPZ1區(qū))交界處安裝限壓型浪涌保護(hù)器，作為二、三級(jí)或更高等級(jí)保護(hù)。同時(shí)，經(jīng)過(guò)第一級(jí)防雷器的傳輸線路也會(huì)感應(yīng)雷擊電磁脈沖輻射。當(dāng)線路足夠長(zhǎng)時(shí)，感應(yīng)雷的能量就變得足夠大，需要第二級(jí)保護(hù)器進(jìn)一步對(duì)雷擊能量實(shí)施泄放。第三級(jí)保護(hù)器對(duì)通過(guò)第二級(jí)保護(hù)器的殘余雷擊能量進(jìn)行保護(hù)。

圖2電源線路SPD 信號(hào)線路SPD 隨著信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，由于網(wǎng)絡(luò)線路多，電子設(shè)備的耐壓水平低，雷擊對(duì)信息系統(tǒng)的危害越來(lái)越大。雷電對(duì)信息系統(tǒng)的危害主要是雷擊電磁脈沖造成的，對(duì)電磁脈沖的防護(hù)措施有攔截、分流、等電位聯(lián)結(jié)、屏蔽、接地、合理布線等。在信號(hào)線路上安裝SPD是信息系統(tǒng)防電磁脈沖的一個(gè)重要措施，它可以同時(shí)起到攔截、分流、等電位聯(lián)結(jié)的作用。在選擇信號(hào)SPD時(shí)，應(yīng)選用插入損耗較小的SPD。

圖3信號(hào)線路SPD 光伏防雷SPD的選擇 1 直流側(cè)防雷 光伏系統(tǒng)的直流側(cè)防雷SPD可以裝在組件與逆變器之間，選用開關(guān)型浪涌保護(hù)器，具體的型號(hào)根據(jù)組件的輸出特性和沖擊放電電流有關(guān)。

圖4 電壓開關(guān)型SPD 選配開關(guān)型一級(jí)浪涌保護(hù)器需要關(guān)心的參數(shù)： 最大持續(xù)工作電壓Uc，當(dāng)組件的開路電壓為Uo時(shí)，浪涌保護(hù)器的Uc約為1.1倍Uo； 雷電通流量Imax，開關(guān)型一級(jí)浪涌保護(hù)器需要關(guān)注10/350us雷電沖擊電流，建議大于50KA； 保護(hù)水平Up，與設(shè)備的耐壓Uw一致，Up約為0.8倍Uw 1 交流側(cè)防雷 光伏系統(tǒng)的交流側(cè)防雷SPD可以裝在逆變器與并網(wǎng)點(diǎn)之間的交流匯流箱中，選用限壓型浪涌保護(hù)器，具體的型號(hào)根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓、逆變器輸出最大電流和沖擊電流有關(guān)。 選配限壓型二級(jí)浪涌保護(hù)器需要關(guān)心的參數(shù)： 最大持續(xù)工作電壓Uc，需要考慮并網(wǎng)點(diǎn)電網(wǎng)電壓Ug的浮動(dòng)值，Uc約為1.1倍Ug； 雷電通流量Imax，限壓型二級(jí)浪涌保護(hù)器需要關(guān)注8/20us雷電沖擊電流，建議大于20KA； 保護(hù)水平Up，與設(shè)備的耐壓Uw一致，Up約為0.8倍Uw;

實(shí)際案例 1 3KW家用防雷應(yīng)用案例

圖5 德力西單相SPD實(shí)物圖 在去年公司做了很多扶貧的項(xiàng)目，采用阿特斯CS6K-260P-PG，12塊，總功率3120W；逆變器：固德威GW3000-NS，1臺(tái)。項(xiàng)目地多在雷暴且低洼的貧困山區(qū)，易遭受雷擊，所以做了必要的防雷措施。在直流側(cè)因組件多安裝在平穩(wěn)的屋頂，無(wú)需安裝一級(jí)浪涌保護(hù)器SPD。在交流側(cè)按照第三節(jié)項(xiàng)目2所述，選擇并安裝相應(yīng)的二級(jí)浪涌保護(hù)器SPD。選擇的是德力西SPD，實(shí)物圖如圖所示。 可以看出最大持續(xù)工作電壓Uc=275V，滿足并網(wǎng)點(diǎn)電壓的1.1倍。雷電通流量ImaxImax=40KA,滿足大于等于20KA的要求。保護(hù)水平Up=1.5KV，約為0.8倍Uw，滿足上文要求。 注SPD安裝在進(jìn)并網(wǎng)電表的前段，通過(guò)這種方式可以有效的保護(hù)逆變器、斷路器、刀閘開關(guān)等設(shè)備。 2 100KW三相防雷應(yīng)用案例 三相分布式商用光伏電站的應(yīng)用案例很多，在實(shí)際安裝過(guò)程中，直流側(cè)多采用避雷針或避雷帶的方式進(jìn)行防雷，避雷針通常安裝在組件陣列的北側(cè)，避雷針的高度通過(guò)滾雷法計(jì)算，同時(shí)應(yīng)避免避雷針投影到光伏電池板上。注：避雷針和避雷帶的接地和光伏系統(tǒng)的接地不能共用接下引入線且對(duì)地電阻不要超過(guò)4歐姆。

圖6 光伏組件防雷實(shí)物圖 交流側(cè)SPD的安裝和選擇還是按照第三節(jié)項(xiàng)目2所述，所選的型號(hào)為DZ47Y 4P 3P+N，其最大持續(xù)工作電壓Uc=385V，雷電通流量Imax =40KA，保護(hù)水平Up=1.8KV，滿足防雷要求。

圖7三相德力西SPD實(shí)物圖

我國(guó)特別是華東地區(qū)、西部高海拔地區(qū)屬于雷電頻發(fā)地區(qū)，光伏設(shè)備暴露在外且鋪設(shè)面廣更增加了受到雷擊的風(fēng)險(xiǎn)，合理的防雷設(shè)計(jì)和及時(shí)的巡檢可以大大減少甚至杜絕雷電帶來(lái)的危害，保證在光伏系統(tǒng)整個(gè)生命周期內(nèi)，系統(tǒng)運(yùn)行正常，且獲得最大收益。