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(lái)經(jīng)過(guò)調(diào)查，這是一條假消息，是有一些無(wú)良媒體嘩眾取寵為了擴(kuò)大影響而報(bào)道的，實(shí)際上引起火災(zāi)的直接原因是“球形雷”，和光伏系統(tǒng)沒(méi)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(duì)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(shí)，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(duì)光伏系統(tǒng)的雷擊還會(huì)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(duì)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(kāi)關(guān)浪涌的有關(guān)知識(shí)
雷電是一種大氣中的放電現(xiàn)象。在云雨形成的過(guò)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(shí)，就會(huì)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?chē)睦讚?。直擊雷的侵入途徑有兩條：一條是上述所說(shuō)的直接對(duì)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(guò)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(shí)升高，一大部分雷電流通過(guò)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(guò)電壓，這個(gè)浪涌過(guò)電壓通過(guò)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(duì)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(kāi)的瞬間、感性負(fù)載和容性負(fù)載的接通或斷開(kāi)的瞬間、大型用電系統(tǒng)或變壓器等斷開(kāi)也都會(huì)產(chǎn)生較大的開(kāi)關(guān)浪涌電壓和電流，同樣會(huì)對(duì)相關(guān)設(shè)備、線路等造成危害。
對(duì)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(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的危害
(1)對(duì)太陽(yáng)電池組件的危害。太陽(yáng)電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)的輻射能量轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)，或推動(dòng)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(dòng)力的直擊雷的沖擊而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。
(2)對(duì)光伏控制器的危害。光伏控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)的作用。當(dāng)系統(tǒng)遭受到雷擊或是過(guò)電壓損壞時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下情況。
?、俪潆娤到y(tǒng)一直充電，放電系統(tǒng)無(wú)放電，導(dǎo)致蓄電池一直處于充電狀態(tài)，充電過(guò)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)的損壞和人員傷亡。
②充電系統(tǒng)無(wú)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(chǔ)存起來(lái)，導(dǎo)致用戶在有太陽(yáng)光時(shí)設(shè)備可正常工作，無(wú)太陽(yáng)光或光線不強(qiáng)時(shí)設(shè)備無(wú)法工作。
(3)對(duì)蓄電池的危害。太陽(yáng)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(shí)將太陽(yáng)電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來(lái)，到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。當(dāng)系統(tǒng)遭受到雷擊時(shí)過(guò)電壓入侵到蓄電池時(shí)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(duì)逆變器的危害。太陽(yáng)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(yáng)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(huì)出現(xiàn)以下情況。
?、儆脩糌?fù)載無(wú)電壓輸入，用電設(shè)備無(wú)法工作。
?、谀孀兤鳠o(wú)法將電壓逆變，導(dǎo)致太陽(yáng)電池板上的直流電壓直接供負(fù)載使用，如果太陽(yáng)電池板電壓過(guò)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(guò)接地體入侵。雷電擊中避雷針時(shí)，在避雷針接地體附近將產(chǎn)生放射狀的電位分布，對(duì)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(wàn)伏。
(2)由太陽(yáng)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(yáng)電池方陣遭到直擊雷打擊時(shí)，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)。
?、趲щ姾傻脑茖?duì)地面放電時(shí)，整個(gè)光伏方陣像一個(gè)大型無(wú)數(shù)環(huán)形天線一樣感應(yīng)出上千伏的過(guò)電壓，通過(guò)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(shí)，在電源線上出現(xiàn)的雷電過(guò)電壓平均可達(dá)上萬(wàn)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(duì)系統(tǒng)設(shè)備造成毀滅性的打擊。
