平地也会有雷击 光伏电站需要采取哪些措施

光伏电站多发的故障之一是遭遇雷击。小编简单介绍雷击对光伏发电设备的影响及解决对策等。

光伏电站是在室外设置发电设备。既然在室外设置，就需要采取避雷对策。

日本对雷的一般印象是“高处会遭雷击”。但该公司说，平地也会遭雷击。

尤其是百万瓦级光伏电站，因占地面积大，估计遭遇雷击的可能性不小。

说到雷击对策，人们首先会想到避雷针。利用顶端尖尖的金属棒引导雷电，再经接地导线，使雷的电能向地下放电。

高度在20m以上的建筑按规定都必须设置避雷针。占地内没有这类建筑的光伏电站，则没有规定要求必须设置避雷针。

因此，日本在占地内设置避雷针的光伏电站很少（图1）。

　　图1：在太阳能电池板前设置避雷针的案例

鹿儿岛七岛输出功率约为70MW的光伏电站（摄影：日经BP社）

而海外在平原上建设的百万光伏电站也有设置很多避雷针的事例。有的地方以常打雷而闻名，这样的地区“平地也常遭雷击”的认识应该比日本要深入人心。

日本的光伏电站没有普及避雷针是因为，很多运营商想尽量避免在对发电没有贡献的设备上投入成本，而且避雷针的影子会投射到太阳能电池板上，造成发电损失。

作为避免影子的方法，有受雷部不使用避雷针，而是采用“水平导体”的方法。

水平导体的作用与避雷针相同：在发生雷击时，可吸引雷电并将其安全释放到地面，从而避免保护对象直接被雷击。但其是由厚度最小仅数mm的金属部件（厚度因材质而异）构成的，安装在要避免雷击的构造物上使用，没有避雷针那么高。

避雷针和避雷导体只不过是避免建筑和构造物受到物理损伤的方法。要防止发电设备因电气影响造成损伤，还需要采取其他方法。

抑制绝缘破坏的SPD

雷的电能会破坏电气设备的绝缘性能，损坏设备的功能。

引起绝缘破坏的是“雷电涌”。因雷击影响瞬间发生的过压和过流称为“雷电涌”。

有种保护电气设备免受雷电涌损坏的方法，是用电涌防护器件（SPD），也称为“浪涌吸收器”等（图2）。可用于光伏发电系统，大型企业制造的PCS等几乎都标配该元件。

　　图2：光伏发电用电涌防护元件（SPD）的安装示例

保护电气设备的绝缘性能。枥木县的光伏电站（摄影：山光社）

部分PCS和接线盒因成本会增加没有配备，但最近这种情况正逐渐改善。

SPD在雷电涌造成一定值以上的过压时启动，将电流释放到地面，从而抑制电压，保护电气设备的绝缘性能。

虽然是以前就一直在使用的元件，但对SPD来说，光伏发电系统是全新的使用环境。