中心議題：
* 太陽能光伏發電系統雷電電磁脈沖干擾的入侵途徑
* 光伏發電系統設備雷電及過電壓防護
* 并網型光伏發電系統的浪涌過電壓保護
摘要：太陽能電力系統以其穩定可靠，安裝方便，操作、維護簡單等特點，已得到了越來越廣泛的應用。在大量使用太陽能發電設備的同時，由于自身安裝特點的原因，設備遭受雷電及過電壓損壞的概率大大增加，嚴重危害著太陽能發電系統安全.因此研究太陽能發電系統的防雷刻不容緩。
一、前言
當前，全球能源緊缺，人們越來越多的開始使用新型、綠色、環保的能源作為傳統能源的補充和替代品，太陽能就是其中的一種。太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，太陽能發電是一種典型的綠色環保型能源，它安全可靠、無噪音、無污染、不受地域限制、無需消耗燃料、故障率低、維護方便、規模大小可隨意的與建筑物相結合。它已經以其特有的優勢逐漸得到了大家的認可。
太陽能光伏發電系統作為一種新興的發電系統在能源發電領域中已備受關注及廣泛應用，由于太陽能光伏發電系統本身安裝位置和環境的特殊性，其設備遭受雷電電磁脈沖損壞的隱患也越來越突出。因此，根據實際情況對太陽能光伏發電系統防雷的研究有助于提高整個發電設備系統安全、高效的運行。
二、太陽能光伏發電系統設備雷電及過電壓防護
太陽能發電是通過轉換裝置把太陽輻射轉換成電能利用的屬于太陽能發電技術，光電轉換
2.1、太陽能光伏發電系統雷電電磁脈沖干擾的入侵途徑
雷電對太陽能光伏發電系統設備的影響，主要由以下幾個方面造成：
直擊雷：太陽能電池板大多都是安裝在室外屋頂或是空曠的地方，所以雷電很可能直接擊中太陽能電池板，造成設備的損壞，從而無法發電；
傳導雷：遠處的雷電閃擊，由于電磁脈沖空間傳播的緣故，會在太陽能電池板與控制器或者是逆變器、控制器到直流負載、逆變器到電源分配電盤以及配電盤到交流負載等的供電線路上產生浪涌過電壓，損壞電氣設備；
地電位反擊：在有外部防雷保護的太陽能供電系統中，由于外部防雷裝置將雷電引入大地，從而導致地網上產生高電壓，高電壓通過設備的接地線進入設備，從而損壞控制器、逆變器或者是交、直流負載等設備。
2.2、光伏發電系統設備雷電及過電壓防護
光伏發電系統的構成：一套基本的太陽能發電系統是由太陽電池板、控制器、逆變器和蓄電池構成。
光伏發電系統的基本分為兩大類：獨立發電型和并網發電型。獨立發電型中最常見的兩種類型：簡易型光伏發電系統和復雜型獨立光伏發電系統。
太陽能光伏發電系統直擊雷防護
太陽能光伏發電設備外部防雷系統的作用是提供直擊雷電流泄放通道，使雷電不會直接擊中太陽能電池板。外部防雷系統包括三部分：接閃器、引下線和接地地網。太陽能發電系統必須有相對完善的外部防雷措施，以保證裸露在室外的太陽能電池板不被直接雷擊損壞。
2.2.1、獨立光伏發電系統的浪涌過電壓保護
簡易型光伏發電系統的浪涌過電壓保護
簡易型光伏發電系統以其供電穩定可靠，安裝方便，操作、維護簡單等特點，已得到越來越廣泛的應用。該發電系統多用于城市獨立的照明系統、高速公路路牌指示系統等等。
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它廣泛應用于城市現場交通信號指示系統、城市路燈系統、高速公路顯示系統等等。
對于這種簡易光伏發電系統的防雷我們做如下處理：
⑴ 在設備的外部做簡易避雷裝置，以保護太陽能電池板及用電設備不被直接雷擊擊中；
⑵ 對設備與太陽能電池板之間的供電線路，加裝避雷器，型號根據直流負載的工作電壓選擇；
⑶ 避雷裝置的引下線以及避雷器的接地線都必須良好的接地，以達到快速泄流的目的。
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復雜型獨立光伏發電系統的浪涌過電壓保護
復雜獨立發電系統，太陽能電池方陣發車的電經蓄電池并經過逆變器直流轉換成交流電。
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復雜型獨立光伏發電系統多用于智能建筑物、別墅、工業廠房建筑物。其各自太陽能發電系統防雷如下：
1、無外部防雷裝置的建筑物
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無外部防雷裝置建筑物的太陽能發電系統，多用于民用的自建住宅，或周圍有高大建筑物
保護其不被直接雷擊襲擊。我們只需對太陽能發電和用電設備的防雷保護做如下處理：
⑴ 在太陽能電池板和逆變器之間加裝第一級防雷器A，型號根據現場逆變器最大空載電壓選擇；
⑵ 在逆變器與配電柜之間以及配電柜與負載設備之間加裝第二級防雷器B，型號根據配電柜以及供電設備的工作電壓選擇；
⑶ 所有的防雷器必須良好的接地。
2、有外部防雷裝置保護的建筑物
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對于有外部防雷裝置建筑物的太陽能發電系統，考慮到整個系統可能遭受直擊雷的緣故，所以必須首先保證直擊雷的防護措施一定要到位。對于太陽能發電和用電設備的防雷保護做如下處理：
⑴ 在太陽能電池板和逆變器之間加裝第一級防雷器A，型號根據現場逆變器最大空載電壓選擇；
⑵ 在逆變器與配電柜之間以及配電柜與負載設備之間加裝第二級防雷器B，型號根據配電柜以及供電設備的工作電壓選擇；
⑶ 所有的防雷器必須良好的接地。
3、工業廠房建筑物
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對于工業廠房建筑物，對于太陽能發電和用電設備的防雷保護做如下處理：
⑴ 在太陽能電池板和逆變器之間加裝第一級防雷器A，型號根據現場逆變器最大空載電壓選擇；
⑵ 在逆變器與配電柜之間以及配電柜與負載設備之間加裝第二級防雷器B，型號根據配電柜以及供電設備的工作電壓選擇；
⑶ 所有的防雷器必須良好的接地。
2.2.3、并網型光伏發電系統的浪涌過電壓保護
太陽能并網發電系統將太陽能轉化為電能，并直接通過并網逆變器，把電能送上電網，或將太陽能所發出的電幾個難過并網逆變器直接為交流負載供電。由于不需要蓄電池，其成本更低，系統運行壽命更長，是太陽能光伏發電的發展方向，代表了21 世紀最具吸引力的能源利用技術。現在，大規模利用太陽能并網發電在許多發達國家已成為現實。
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對于并網型光伏發電系統的防雷保護，我們采用以下方式：
⑴ 在光伏電池組件與逆變器或電源調節器之間加裝第一級電源防雷器，進行保護。這是
供電線路從室外進入室內的要道，所以必須做好雷電電磁脈沖的防護。具體型號根據現場情況確定。
⑵ 在逆變器到電源分配盤之間加裝第二級電源防雷器，進行防護。具體型號根據現場情況確定。
⑶ 在電源分配盤與負載之間加裝第三級電源防雷器，以保護負載設備不被浪涌過電壓損壞。具體型號根據現場設備確定。
⑷ 所有的防雷器件都必須良好的進行接地處理，并且所有的設備的接地都連接到公共地網上。
選用和使用SPD注意事項
應在不同使用范圍內選用不同性能的SPD。在選用電源SPD 時要考慮當地的雷暴日、當地發電系統環境、是否有遭受過雷電過電壓損害的歷史、是否有外部防雷保護系統以及設備的額定工作電壓電壓、最大工作電壓等因素。
在有外部防雷保護的發電系統，LPZ0 與LPZ1 區交界處的SPD 必須是經過10/350us 波形沖擊試驗達標的產品。
SPD 保護必須是多級的。例如對電子設備電源部分雷電保護而言，至少應采取泄流型SPD與限壓型SPD 或者是大通流量高電壓保護水平限壓型SPD 與小通流量低電壓保護水平限壓型SPD，前后兩級進行保護。
對于無人值守的太陽能發電系統，應選用帶有遙信觸點的電源SPD；對于有人值守的發電系統，可選用帶有聲光報警的電源SPD，所有選用的電源SPD 都具有老化或損壞的視窗顯示。
電源SPD 必須是并聯在供電線路上，且SPD 前加裝相應的空氣開關，以保證任何情況下太陽能發電的供電線路不得發生短路狀況。
在選用SPD 時，應要求廠家提供相關SPD 技術參數資料、安裝指導意見。正確的安裝才能達到預期的效果。SPD 的安裝應嚴格依據廠方提供的安裝要求進行。同時廠家必須提供檢測SPD是否損壞或老化的儀器設備，以便將已經老化或損壞的SPD 從設備上拆除。
SPD 盡可能地采用凱文接線方式，以消除導線上的電壓降。當無法做到凱文連接時，則引入線與引出線分開走線，并選擇最短的路徑，以避免導線上的電壓降太高而損壞設備。
SPD 的接地線與其它線路分開鋪設。地線瀉放雷電流時產生的磁場強度較大，分開50mm以上，避免其它線路感應過電壓。
三、結束語
從工業生產到航空航天，從交通信號燈到通信設備的供電，太陽能光伏發電系統已經成功的應用在各個領域，跟我們日常生產生活密切相關。希望大力發展太陽能發電的同時也注重其防雷系統的完善，為整個發電系統的安全運行提供有效的保障。
