随着科学技术水平的日益进步，人类对能源的需求量越来越大。但是，能源与环境问题始终是摆在人类面前最具挑战性的难题。近些年，太阳能、风能、水能、地热能等再生能源发展迅速，成为可持续发展的新途径。我国太阳能资源十分丰富，据统计，国内太阳能电池产量年平均增长率达40%以上，成为国家高新技术产业之一。

然而，由于太阳能光伏发电设备大多装设在地处空旷、偏僻的野外环境，很容易受到雷电侵袭，造成设备损坏或者停电故障，甚至对人身安全构成威胁。因此，对太阳能光伏发电系统采取相关雷电防护措施变得十分重要。


1.太阳能光伏发电系统介绍

光伏发电系统可分为独立式和并网式两种。

独立光伏发电系统主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要转化为交流负载供电，还需要配置交流逆变器，其供电稳定性较差；

并网光伏发电系统包括太阳能电池阵列、DC/DC变换器、DC/AC逆变器、交流负载、变压器等部件，该系统具有较强的灵活性，能够将太阳能电池阵列输出的直流电转化为与电网电压同幅、同频、同相的交流电，实现向电网输送电能。


2.雷电对光伏发电系统的侵袭方式

雷电发生时产生的雷电流是主要的破坏源，其危害有直接雷击、感应雷击和由架空线引导的侵入雷。我国雷电灾害频繁，给人们的生命财产安全带来巨大损失，为保护光伏发电系统安全，防雷举措也应从源头入手。

（1）直击雷：直击雷的电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏，电流峰值可达几十kA乃至几百kA，短时间内产生的巨大能量使其极具破坏性。直击雷对光伏发电系统的破坏体现在：雷电直接击中太阳能光伏发电阵列电池板或支架、输电线路以及击中太阳能电池板周围，短时间温度过高引发线路熔化故障。


（2）感应雷：雷暴天气时，会在附近的导体产生静电感应雷和电磁感应雷，从而产生过电压，当电压超过电子器件的耐压值很多时，电子元器件就会被击穿或烧毁。光伏发电系统受感应雷侵袭途径主要是通过交流输出供电线路侵入光伏微电子设备以及电池板及支架上的静电过电压。

（3）接地体入侵：雷击光伏电站造成地电位反击，雷电反击的电压由两部分组成，一部分是雷电流瞬时值的电阻压降，另一部分是雷电流在电感上的压降，与雷电流的陡度有关。为防止反击的发生，通常采取防雷设置与建筑物金属体间相隔一定距离，使得间隙闪络电压大于反击电压。

3.光伏发电系统的雷电防护措施

同为（TOWE）科技自2001年成立以来，21年始终专注雷电防护领域，具有21年专业防雷设计与施工经验，设有国内领先的雷电防护实验室，获得国家气象局颁发的专业设计、施工甲级资质，是国内防雷行业技术领先型企业。同为（TOWE）科技防雷产品主要有电源电涌保护器、信号电涌保护器、工业控制及风电光伏电涌保护器、避雷针和地接系统产品等，多年来，同为（TOWE）科技防雷产品与服务受到权威认证机构高度认可，是北京市首批气象系统专业雷电防护装置检测资质企业，拥有CMA资质认证、ISO9001质量管理体系认证等多项认证证书，在能源电力行业服务过的客户有安徽电力、华能新能源山西风力发电有限公司、国奥新能源、天津电力局等众多大型企业。

（1）直击雷防护

太阳能光伏发电系统直击雷防护原理是通过避雷装置引导雷电对其放电，让雷电流迅速流入大地，从而保护设备安全。首先，应在光伏发电系统易受雷击的部位安装避雷针、避雷带或避雷网，将雷电流引入地下，从而保护光伏电站设备、机房以及附近低压配电线路的安全。同为（TOWE）科技避雷针产品采用304优质不锈钢，具有结构坚固、抗锈蚀、便于维护的特点，螺纹连接方式方便安装。

接地保护：为了将雷电流从接闪装置引入到地下，因此需要在建筑内安装引下线和接地装置，值得注意的是，在敷设时应尽可能放置在人或物较少接触的地方，避免造成跨步电压危害。同为（TOWE）接地棒选用优质紫铜材料，360°镀铜层，镀铜厚度≥0.25mm，镀层表面平滑、光泽统一，并且不易氧化。

（2）感应雷防护

为防止雷击时电磁脉冲产生的过电压、过电流对光伏发电设备的损害，应在光伏发电系统安装多级浪涌保护器进行相应保护，如：在太阳能电池板输出到控制器线路处安装Ⅰ级电源浪涌保护器；在控制器、蓄电池、逆变器等价格昂贵的设备内安装Ⅱ级电涌保护器；如果逆变器中海油另外一些重要的负载设备，还应在逆变器输出端安装Ⅲ级浪涌保护器。

同为（TOWE）多级光伏浪涌保护器专门针对PV系统电涌保护设计，有通流量25kA、40kA、80kA三种等级的多级电源电涌保护器模块，也有内置保护6路或12路保护系统的太阳能光伏防雷汇流箱，可应用于不同电压的光伏发电系统。同为（TOWE）光伏浪涌保护器采用PC阻燃外壳，内置优质防浪涌芯片，具有通流大、残压低、响应快、无续流的优势，同时坚固耐用，适用于光伏发电系统中各种复杂的内外环境。

等电位连接：将太阳能电池组件四周边框、金属框架、导线屏蔽层以及建筑内部钢筋进行等地位连接，引入电站的直流输入线和引出机房的交流输出线都通过电压保护器进行等电位连接，并将所有等电位连接的接地网用电气连接方法进行可靠互连，实现整个太阳能光伏发电系统成为一个等电位。

在我国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源，开发潜能巨大，随着我国太阳能光伏发电产业规模的不断扩大，为各行各业生产制造带来宝贵的清洁能源，而采用科学的防雷措施是保证整个光伏发电系统安全运行的必要保障。 

原标题：太阳能光伏发电系统的防雷设计