光伏電站故障分析：“直擊雷”與“感應(yīng)雷”

:光伏電站多發(fā)的故障之一是遭遇雷擊。本文由專(zhuān)事雷擊對(duì)策等的山光社（東京都品川區(qū)），介紹雷擊對(duì)光伏發(fā)電設(shè)備的影響和對(duì)策等。

雷擊對(duì)電氣設(shè)備的損害分為兩種：一種是“直擊雷”，另一種是“感應(yīng)雷”（圖1）。

圖1：直擊雷和感應(yīng)雷。感應(yīng)雷發(fā)生在直擊雷擊中地點(diǎn)的周?chē)ǔ鎏帲荷焦馍纾?/strong>

“直擊雷”義如其名，是指建筑物、設(shè)備及送電線(xiàn)纜等被雷直接擊中。

“感應(yīng)雷”是指，由設(shè)備附近遭遇雷擊時(shí)的電磁場(chǎng)而引發(fā)的。雷擊的電能在空間傳播，雷電涌（受雷電影響，瞬間產(chǎn)生的過(guò)壓和過(guò)流）侵入送電線(xiàn)和通信線(xiàn)等，電氣設(shè)備被加載大大超過(guò)額定值的電壓而受損。

一般來(lái)說(shuō)，雷電不容易擊中地面高度較低的構(gòu)造物。因此，光伏發(fā)電設(shè)備與風(fēng)力發(fā)電設(shè)備等相比，由于地面高度較低，一般被認(rèn)為不容易遭遇直擊雷。

然而，光伏電站雖然由高度較低的設(shè)備構(gòu)成，但稱(chēng)還是可能遭遇直擊雷。

據(jù)稱(chēng)，百萬(wàn)瓦級(jí)光伏電站等占地面積越大，遭遇直擊雷的風(fēng)險(xiǎn)就越大。山光社指出，由于周?chē)惭b的避雷針等較少，容易遭到雷擊的場(chǎng)所少，因此即使地上高度較低，仍然存在遭遇雷擊的可能性。

因此，山光社推薦在百萬(wàn)光伏電站中安裝避雷針。

直擊雷具有不小的能量：擊中道路的話(huà)，會(huì)造成鋪設(shè)的瀝青受損脫落。據(jù)稱(chēng)光伏電站也有太陽(yáng)能電池板被直擊雷擊中而受損的例子。

直擊雷和感應(yīng)雷的電能大不相同（圖2）。因此，保護(hù)電氣設(shè)備功能不受損的電涌保護(hù)器（SPD），分別有適用直擊雷和感應(yīng)雷的規(guī)格和產(chǎn)品。

圖2：直擊雷和感應(yīng)雷的電能大不相同。還多個(gè)地點(diǎn)同時(shí)遭遇雷擊的情況（出處：山光社）

直擊雷用的SPD能應(yīng)對(duì)10/350μs（μs＝微妙、百萬(wàn)分之一秒）的雷電流，而感應(yīng)雷用SPD能應(yīng)對(duì)8/20μs的雷電流。

例如，直擊雷用和感應(yīng)雷用SPD，即使性能（對(duì)應(yīng)電流的數(shù)值）相同，但由于應(yīng)對(duì)的雷電流的波形（時(shí)間）不同，其數(shù)值也不能直接比較，據(jù)稱(chēng)直擊雷用SPD能應(yīng)對(duì)20倍左右的高電能。