光伏電站多發(fā)的故障之一是遭遇雷擊。小編簡單介紹雷擊對光伏發(fā)電設(shè)備的影響及解決對策等。
光伏電站是在室外設(shè)置發(fā)電設(shè)備。既然在室外設(shè)置，就需要采取避雷對策。
日本對雷的一般印象是“高處會遭雷擊”。但該公司說，平地也會遭雷擊。
尤其是百萬瓦級光伏電站，因占地面積大，估計遭遇雷擊的可能性不小。
說到雷擊對策，人們首先會想到避雷針。利用頂端尖尖的金屬棒引導(dǎo)雷電，再經(jīng)接地導(dǎo)線，使雷的電能向地下放電。
高度在20m以上的建筑按規(guī)定都必須設(shè)置避雷針。占地內(nèi)沒有這類建筑的光伏電站，則沒有規(guī)定要求必須設(shè)置避雷針。
因此，日本在占地內(nèi)設(shè)置避雷針的光伏電站很少（圖1）。
圖1：在太陽能電池板前設(shè)置避雷針的案例
鹿兒島七島輸出功率約為70MW的光伏電站（攝影：日經(jīng)BP社）
而海外在平原上建設(shè)的百萬光伏電站也有設(shè)置很多避雷針的事例。有的地方以常打雷而聞名，這樣的地區(qū)“平地也常遭雷擊”的認(rèn)識應(yīng)該比日本要深入人心。
日本的光伏電站沒有普及避雷針是因為，很多運營商想盡量避免在對發(fā)電沒有貢獻的設(shè)備上投入成本，而且避雷針的影子會投射到太陽能電池板上，造成發(fā)電損失。
作為避免影子的方法，有受雷部不使用避雷針，而是采用“水平導(dǎo)體”的方法。
水平導(dǎo)體的作用與避雷針相同：在發(fā)生雷擊時，可吸引雷電并將其安全釋放到地面，從而避免保護對象直接被雷擊。但其是由厚度最小僅數(shù)mm的金屬部件（厚度因材質(zhì)而異）構(gòu)成的，安裝在要避免雷擊的構(gòu)造物上使用，沒有避雷針那么高。
避雷針和避雷導(dǎo)體只不過是避免建筑和構(gòu)造物受到物理損傷的方法。要防止發(fā)電設(shè)備因電氣影響造成損傷，還需要采取其他方法。
抑制絕緣破壞的SPD
雷的電能會破壞電氣設(shè)備的絕緣性能，損壞設(shè)備的功能。
引起絕緣破壞的是“雷電涌”。因雷擊影響瞬間發(fā)生的過壓和過流稱為“雷電涌”。
有種保護電氣設(shè)備免受雷電涌損壞的方法，是用電涌防護器件（SPD），也稱為“浪涌吸收器”等（圖2）。可用于光伏發(fā)電系統(tǒng)，大型企業(yè)制造的PCS等幾乎都標(biāo)配該元件。
圖2：光伏發(fā)電用電涌防護元件（SPD）的安裝示例
保護電氣設(shè)備的絕緣性能。櫪木縣的光伏電站（攝影：山光社）
部分PCS和接線盒因成本會增加沒有配備，但最近這種情況正逐漸改善。
SPD在雷電涌造成一定值以上的過壓時啟動，將電流釋放到地面，從而抑制電壓，保護電氣設(shè)備的絕緣性能。
雖然是以前就一直在使用的元件，但對SPD來說，光伏發(fā)電系統(tǒng)是全新的使用環(huán)境。