日前，微信圈一則“山西戶用光伏電站逆變器著火”，令業(yè)界一片嘩然，更有人指出，是使用了劣質(zhì)的逆變器，引起直流拉弧，最終導(dǎo)致內(nèi)部器件自燃而引起火災(zāi)。后來經(jīng)過調(diào)查，這是一條假消息，是有一些無良媒體嘩眾取寵為了擴(kuò)大影響而報道的，實際上引起火災(zāi)的直接原因是“球形雷”，和光伏系統(tǒng)沒有直接關(guān)系。
但是，光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要部分都安裝在露天狀態(tài)下，且分布的面積較大，組件和支架都是導(dǎo)體，對雷電有相當(dāng)大的吸引力，因此存在著受直接和間接雷擊的危害。同時，光伏發(fā)電系統(tǒng)與相關(guān)電氣設(shè)備及建筑物有著直接的連接，因此對光伏系統(tǒng)的雷擊還會涉及相關(guān)的設(shè)備和建筑物及用電負(fù)載等。為了避免雷擊對光伏發(fā)電系統(tǒng)的損害，就需要設(shè)置防雷與接地系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)。
1.關(guān)于雷電及開關(guān)浪涌的有關(guān)知識
雷電是一種大氣中的放電現(xiàn)象。在云雨形成的過程中，它的某些部分積聚起正電荷，另一部分積聚起負(fù)電荷，當(dāng)這些電荷積聚到一定程度時，就會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，形成雷電。
雷電分為直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷是指直接落到光伏方陣、直流配電系統(tǒng)、電氣設(shè)備及其配線等處，以及近旁周圍的雷擊。直擊雷的侵入途徑有兩條：一條是上述所說的直接對光伏方陣等放電，使大部分高能雷電流被引入到建筑物或設(shè)備、線路上；另一條是雷電直接通過避雷針等可以直接傳輸雷電流入地的裝置放電，使得地電位瞬時升高，一大部分雷電流通過保護(hù)接地線反串入設(shè)備、線路上。
感應(yīng)雷是指在相關(guān)建筑物、設(shè)備和線路的附近及更遠(yuǎn)些的地方產(chǎn)生的雷擊，引起相關(guān)建筑物、設(shè)備和線路的過電壓，這個浪涌過電壓通過靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)的形式串入到相關(guān)電子設(shè)備和線路上，對設(shè)備、線路造成危害。
除了雷電能夠產(chǎn)生浪涌電壓和電流外，在大功率電路的閉合與斷開的瞬間、感性負(fù)載和容性負(fù)載的接通或斷開的瞬間、大型用電系統(tǒng)或變壓器等斷開也都會產(chǎn)生較大的開關(guān)浪涌電壓和電流，同樣會對相關(guān)設(shè)備、線路等造成危害。
對于較大型的或安裝在空曠田野、高山上的光伏發(fā)電系統(tǒng)，特別是雷電多發(fā)地區(qū)，必須配備防雷接地裝置。
2.雷擊對光伏發(fā)電系統(tǒng)的危害
(1)對太陽電池組件的危害。太陽電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能量轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負(fù)載工作。但其所在位置極易遭受具有強(qiáng)大的脈沖電流、熾熱的高溫、猛烈的電動力的直擊雷的沖擊而導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。
(2)對光伏控制器的危害。光伏控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。當(dāng)系統(tǒng)遭受到雷擊或是過電壓損壞時會出現(xiàn)以下情況。
①充電系統(tǒng)一直充電，放電系統(tǒng)無放電，導(dǎo)致蓄電池一直處于充電狀態(tài)，充電過飽輕則縮短蓄電池使用壽命、容量降低，重則導(dǎo)致蓄電池爆炸，造成對整個系統(tǒng)的損壞和人員傷亡。
?、诔潆娤到y(tǒng)無充電，放電系統(tǒng)一直處于放電狀態(tài)，蓄電池?zé)o法將電能儲存起來，導(dǎo)致用戶在有太陽光時設(shè)備可正常工作，無太陽光或光線不強(qiáng)時設(shè)備無法工作。
(3)對蓄電池的危害。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般采用鉛酸蓄電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。當(dāng)系統(tǒng)遭受到雷擊時過電壓入侵到蓄電池時輕則損害蓄電池、縮短電池的使用壽命，重則導(dǎo)致電池爆炸，引起嚴(yán)重的系統(tǒng)故障和人員傷亡。
(4)對逆變器的危害。太陽能的直接輸出電壓要轉(zhuǎn)變?yōu)锳C220V/AC380V為電器提供電能，需要將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。如果逆變器損壞將會出現(xiàn)以下情況。
?、儆脩糌?fù)載無電壓輸入，用電設(shè)備無法工作。
②逆變器無法將電壓逆變，導(dǎo)致太陽電池板上的直流電壓直接供負(fù)載使用，如果太陽電池板電壓過高將直接燒毀用電設(shè)備。
3、雷電侵入光伏發(fā)電系統(tǒng)的途徑
(1)地電位反擊電壓通過接地體入侵。雷電擊中避雷針時，在避雷針接地體附近將產(chǎn)生放射狀的電位分布，對靠近它的電子設(shè)備接地體地電位反擊，入侵電壓可高達(dá)數(shù)萬伏。
(2)由太陽電池方陣的直流輸入線路入侵。這種入侵分為以下兩種情況。
?、佼?dāng)太陽電池方陣遭到直擊雷打擊時，強(qiáng)雷電電壓將鄰近土壤擊穿或直流輸入線路電纜外皮擊穿，使雷電脈沖侵入光伏系統(tǒng)。
②帶電荷的云對地面放電時，整個光伏方陣像一個大型無數(shù)環(huán)形天線一樣感應(yīng)出上千伏的過電壓，通過直流輸入線路引入，擊壞與線路相連的光伏系統(tǒng)設(shè)備。
(3)由光伏系統(tǒng)的輸出供電線路入侵。供電設(shè)備及供電線路遭受雷擊時，在電源線上出現(xiàn)的雷電過電壓平均可達(dá)上萬伏，并且輸出線還是引入遠(yuǎn)處感應(yīng)雷電的主要因素。雷電脈沖沿電源線侵入光伏微電子設(shè)備及系統(tǒng)，可對系統(tǒng)設(shè)備造成毀滅性的打擊。
