1.直擊雷防護(hù)

在光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池陣列中，太陽電池組件四周的鋁合金框架與支架導(dǎo)通連接，所有支架均采用等電位連接接地，來防護(hù)直擊雷。在直擊雷發(fā)生之時(shí)，其感應(yīng)電荷主要集中在太陽能電池組件的鋁框架上。

防直擊雷原理如圖1所示，其中：RAI為太陽能電池方陣鋁框架電阻，RAI=0；RC為太陽能電池方陣電阻，RC≥100MΩ；Rg為接地電阻，Rg≤10Ω。

由于太陽能電池組件是由抽真空的鋼化玻璃夾層組成，其本身就是絕緣體，RC＞＞RAI。所以當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，強(qiáng)大的電磁場在太陽能電池組件平面內(nèi)會(huì)出現(xiàn)磁通量的急劇變化，該平面內(nèi)的導(dǎo)體上會(huì)產(chǎn)生過電壓和過電流，該過電壓和過電流只會(huì)產(chǎn)生于鋁合金框架閉合回路上，并通過RAI和Rg進(jìn)入大地。

2.靜電感應(yīng)過電壓防護(hù)

如果直擊雷或云間雷發(fā)生在太陽能電池組件的附近，則會(huì)在電池板上產(chǎn)生靜電感應(yīng)雷電過電壓。由于電池板的正負(fù)導(dǎo)線相距很近，則在兩導(dǎo)線上同時(shí)形成對(duì)地靜電感應(yīng)過電壓UC。

UC=Ue-t/RC

式中：U=Q／C；Q為導(dǎo)線上感應(yīng)積累的電荷量，C；U為發(fā)生閃電時(shí)，導(dǎo)線對(duì)大地間的電壓，V；R為導(dǎo)線對(duì)大地散流電阻，Ω；C為導(dǎo)線對(duì)雷云間的電容，F(xiàn)；t為閃擊發(fā)生后延續(xù)時(shí)間，s。

可見，電池板內(nèi)部正負(fù)導(dǎo)線回路中沒有靜電過電壓產(chǎn)生，即靜電感應(yīng)雷擊對(duì)電池板內(nèi)部回路沒有損壞。當(dāng)電池板附近發(fā)生直擊雷和云間雷擊時(shí)，強(qiáng)大的電磁場在電池板平面內(nèi)會(huì)出現(xiàn)磁通量的急劇變化，該平面內(nèi)的導(dǎo)體上會(huì)產(chǎn)生過電壓和過電流。顯然該過電壓和過電流只會(huì)產(chǎn)生于鋁合金框架閉合回路上，并通過支架進(jìn)入大地。因此，電磁感應(yīng)過電壓不會(huì)對(duì)太陽能電池組件產(chǎn)生沖擊損壞。另外，太陽能電池方陣的高度遠(yuǎn)低于低壓架空輸出線電桿高度，故而電桿接地可以作為電池方陣的防雷防護(hù)措施之一。

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。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的雷電浪涌入侵途徑，除了太陽能電池方陣外，還有配電線路、接地線等，所以太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)需要采取以下防護(hù)措施：

1）在逆變器的每路直流輸入端裝設(shè)浪涌保護(hù)裝置。

2）在并網(wǎng)接入控制柜中安裝浪涌保護(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,過電流保護(hù)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。

當(dāng)太陽能電池方陣架設(shè)在接閃器保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，太陽能電池方陣置于LPZ0B區(qū)內(nèi)，配電設(shè)備和逆變器必須置于LPZ1區(qū)內(nèi)，為此應(yīng)在逆變器的直流輸入端配置直流電源浪涌保護(hù)器，如圖2所示，直流電源浪涌保護(hù)器可選用專門用于直流配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器，也可選用交流配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器，并按換算公式Udc=1.414Uac計(jì)算。

作為第一級(jí)浪涌保護(hù)應(yīng)該選擇開關(guān)型浪涌保護(hù)器以泄放大的雷電流，直流浪涌保護(hù)器的主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足如下要求：

1）額定放電沖擊電流Iimp≥5kA（10/350μs）；

2）最大持續(xù)運(yùn)行電壓UC≥1.15Udc（Uc為太陽電池方陣開路電壓）；

3）電壓保護(hù)水平UP≤0.8UW（UW為逆變器耐沖擊過電壓額定值，一般情況下UW=4000V）

為保護(hù)用電設(shè)備，在逆變器與并網(wǎng)點(diǎn)之間必須加裝第二級(jí)電源防雷器，可選限壓型浪涌保護(hù)器，具體型號(hào)應(yīng)根據(jù)工作電壓和現(xiàn)場情況確定。綜合采用以上措施可以逐級(jí)將雷電流降低，最終控制在設(shè)備能承受的電壓范圍之內(nèi)。大量實(shí)踐證明這些措施是非常有效的。