雷電對光伏電站造成的影響，可以分為兩種“直擊雷”和“感應(yīng)雷”。直擊雷可以通過安裝避雷針和避雷帶的方式加以避免，防止感應(yīng)雷入侵一般會在接線盒及PCS中配備感應(yīng)雷浪涌電壓的避雷器(SPD)。但是在實際生活中，客戶對SPD的選擇有難度，接下來小固就SPD的分類和光伏系統(tǒng)中SPD的選型作詳細(xì)介紹。SPD浪涌保護器的分類 隨著光伏系統(tǒng)對防雷要求的日益嚴(yán)格，安裝浪涌保護器(SPD)成為現(xiàn)代防雷技術(shù)的重要環(huán)節(jié)之一。SPD是光伏系統(tǒng)雷電防護中不可缺少的一種裝置，其作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬時過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)姶蟮睦?a href="http://m.makelele.cn/tags/電流/" target="_blank">電流泄流入地，保護被保護的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊。按工作原理分類 按其工作原理分類，SPD可以分為電壓開關(guān)型、限壓型及組合型。 1 電壓開關(guān)型SPD。在沒有瞬時過電壓時呈現(xiàn)高阻抗，一旦響應(yīng)雷電瞬時過電壓，其阻抗就突變?yōu)榈妥杩?，允許雷電流通過，也被稱為“短路開關(guān)型SPD”。 2 限壓型SPD。當(dāng)沒有瞬時過電壓時，為高阻抗，但隨電涌電流和電壓的增加，其阻抗會不斷減小，其電流電壓特性為強烈非線性，有時被稱為“鉗壓型SPD”。 3 組合型SPD。由電壓開關(guān)型組件和限壓型組件組合而成，可以顯示為電壓開關(guān)型或限壓型或兩者兼有的特性，這決定于所加電壓的特性。

圖1 組合型SPD

按用途分類 按其用途分類，SPD可以分為電源線路SPD和信號線路SPD兩種。電源線路SPD 由于雷擊的能量是非常巨大的，需要通過分級泄放的方法，將雷擊能量逐步泄放到大地。在直擊雷非防護區(qū)(LPZ0A)或在直擊雷防護區(qū)(LPZ0B)與第一防護區(qū)(LPZ1)交界處，安裝通過Ⅰ級分類試驗的浪涌保護器或限壓型浪涌保護器作為第一級保護，對直擊雷電流進行泄放。在第一防護區(qū)之后的各分區(qū)(包含LPZ1區(qū))交界處安裝限壓型浪涌保護器，作為二、三級或更高等級保護。同時，經(jīng)過第一級防雷器的傳輸線路也會感應(yīng)雷擊電磁脈沖輻射。當(dāng)線路足夠長時，感應(yīng)雷的能量就變得足夠大，需要第二級保護器進一步對雷擊能量實施泄放。第三級保護器對通過第二級保護器的殘余雷擊能量進行保護。

圖2電源線路SPD 信號線路SPD 隨著信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，由于網(wǎng)絡(luò)線路多，電子設(shè)備的耐壓水平低，雷擊對信息系統(tǒng)的危害越來越大。雷電對信息系統(tǒng)的危害主要是雷擊電磁脈沖造成的，對電磁脈沖的防護措施有攔截、分流、等電位聯(lián)結(jié)、屏蔽、接地、合理布線等。在信號線路上安裝SPD是信息系統(tǒng)防電磁脈沖的一個重要措施，它可以同時起到攔截、分流、等電位聯(lián)結(jié)的作用。在選擇信號SPD時，應(yīng)選用插入損耗較小的SPD。

圖3信號線路SPD 光伏防雷SPD的選擇 1 直流側(cè)防雷 光伏系統(tǒng)的直流側(cè)防雷SPD可以裝在組件與逆變器之間，選用開關(guān)型浪涌保護器，具體的型號根據(jù)組件的輸出特性和沖擊放電電流有關(guān)。

圖4 電壓開關(guān)型SPD 選配開關(guān)型一級浪涌保護器需要關(guān)心的參數(shù)： 最大持續(xù)工作電壓Uc，當(dāng)組件的開路電壓為Uo時，浪涌保護器的Uc約為1.1倍Uo； 雷電通流量Imax，開關(guān)型一級浪涌保護器需要關(guān)注10/350us雷電沖擊電流，建議大于50KA； 保護水平Up，與設(shè)備的耐壓Uw一致，Up約為0.8倍Uw 1 交流側(cè)防雷 光伏系統(tǒng)的交流側(cè)防雷SPD可以裝在逆變器與并網(wǎng)點之間的交流匯流箱中，選用限壓型浪涌保護器，具體的型號根據(jù)并網(wǎng)點的電壓、逆變器輸出最大電流和沖擊電流有關(guān)。 選配限壓型二級浪涌保護器需要關(guān)心的參數(shù)： 最大持續(xù)工作電壓Uc，需要考慮并網(wǎng)點電網(wǎng)電壓Ug的浮動值，Uc約為1.1倍Ug； 雷電通流量Imax，限壓型二級浪涌保護器需要關(guān)注8/20us雷電沖擊電流，建議大于20KA； 保護水平Up，與設(shè)備的耐壓Uw一致，Up約為0.8倍Uw;

實際案例 1 3KW家用防雷應(yīng)用案例

圖5 德力西單相SPD實物圖 在去年公司做了很多扶貧的項目，采用阿特斯CS6K-260P-PG，12塊，總功率3120W；逆變器：固德威GW3000-NS，1臺。項目地多在雷暴且低洼的貧困山區(qū)，易遭受雷擊，所以做了必要的防雷措施。在直流側(cè)因組件多安裝在平穩(wěn)的屋頂，無需安裝一級浪涌保護器SPD。在交流側(cè)按照第三節(jié)項目2所述，選擇并安裝相應(yīng)的二級浪涌保護器SPD。選擇的是德力西SPD，實物圖如圖所示。 可以看出最大持續(xù)工作電壓Uc=275V，滿足并網(wǎng)點電壓的1.1倍。雷電通流量ImaxImax=40KA,滿足大于等于20KA的要求。保護水平Up=1.5KV，約為0.8倍Uw，滿足上文要求。 注SPD安裝在進并網(wǎng)電表的前段，通過這種方式可以有效的保護逆變器、斷路器、刀閘開關(guān)等設(shè)備。 2 100KW三相防雷應(yīng)用案例 三相分布式商用光伏電站的應(yīng)用案例很多，在實際安裝過程中，直流側(cè)多采用避雷針或避雷帶的方式進行防雷，避雷針通常安裝在組件陣列的北側(cè)，避雷針的高度通過滾雷法計算，同時應(yīng)避免避雷針投影到光伏電池板上。注：避雷針和避雷帶的接地和光伏系統(tǒng)的接地不能共用接下引入線且對地電阻不要超過4歐姆。

圖6 光伏組件防雷實物圖 交流側(cè)SPD的安裝和選擇還是按照第三節(jié)項目2所述，所選的型號為DZ47Y 4P 3P+N，其最大持續(xù)工作電壓Uc=385V，雷電通流量Imax =40KA，保護水平Up=1.8KV，滿足防雷要求。

圖7三相德力西SPD實物圖

我國特別是華東地區(qū)、西部高海拔地區(qū)屬于雷電頻發(fā)地區(qū)，光伏設(shè)備暴露在外且鋪設(shè)面廣更增加了受到雷擊的風(fēng)險，合理的防雷設(shè)計和及時的巡檢可以大大減少甚至杜絕雷電帶來的危害，保證在光伏系統(tǒng)整個生命周期內(nèi)，系統(tǒng)運行正常，且獲得最大收益。