日前，微信圈一則“山西戶(hù)用光伏電站逆變器著(zhù)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，最終導致內部器件自燃而引起火災。后來(lái)經(jīng)過(guò)調查，這是一條假消息，是有一些無(wú)良媒體嘩眾取寵為了擴大影響而報道的，實(shí)際上引起火災的直接原因是“球形雷”，和光伏系統沒(méi)有直接關(guān)系。
但是，光伏發(fā)電系統的主要部分都安裝在露天狀態(tài)下，且分布的面積較大，組件和支架都是導體，對雷電有相當大的吸引力，因此存在著(zhù)受直接和間接雷擊的危害。同時(shí)，光伏發(fā)電系統與相關(guān)電氣設備及建筑物有著(zhù)直接的連接，因此對光伏系統的雷擊還會(huì )涉及相關(guān)的設備和建筑物及用電負載等。為了避免雷擊對光伏發(fā)電系統的損害，就需要設置防雷與接地系統進(jìn)行防護。
1.關(guān)于雷電及開(kāi)關(guān)浪涌的有關(guān)知識
雷電是一種大氣中的放電現象。在云雨形成的過(guò)程中，它的某些部分積聚起正電荷，另一部分積聚起負電荷，當這些電荷積聚到一定程度時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生放電現象，形成雷電。
雷電分為直擊雷和感應雷。直擊雷是指直接落到光伏方陣、直流配電系統、電氣設備及其配線(xiàn)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備、線(xiàn)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)保護接地線(xiàn)反串入設備、線(xiàn)路上。
感應雷是指在相關(guān)建筑物、設備和線(xiàn)路的附近及更遠些的地方產(chǎn)生的雷擊，引起相關(guān)建筑物、設備和線(xiàn)路的過(guò)電壓，這個(gè)浪涌過(guò)電壓通過(guò)靜電感應或電磁感應的形式串入到相關(guān)電子設備和線(xiàn)路上，對設備、線(xiàn)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、感性負載和容性負載的接通或斷開(kāi)的瞬間、大型用電系統或變壓器等斷開(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 )對相關(guān)設備、線(xiàn)路等造成危害。
對于較大型的或安裝在空曠田野、高山上的光伏發(fā)電系統，特別是雷電多發(fā)地區，必須配備防雷接地裝置。
2.雷擊對光伏發(fā)電系統的危害
(1)對太陽(yáng)電池組件的危害。太陽(yáng)電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統中的核心部分，也是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)的輻射能量轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來(lái)，或推動(dòng)負載工作。但其所在位置極易遭受具有強大的脈沖電流、熾熱的高溫、猛烈的電動(dòng)力的直擊雷的沖擊而導致整個(gè)系統癱瘓。
(2)對光伏控制器的危害。光伏控制器的作用是控制整個(gè)系統的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過(guò)充電保護、過(guò)放電保護的作用。當系統遭受到雷擊或是過(guò)電壓損壞時(shí)會(huì )出現以下情況。
?、俪潆娤到y一直充電，放電系統無(wú)放電，導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，重則導致蓄電池爆炸，造成對整個(gè)系統的損壞和人員傷亡。
?、诔潆娤到y無(wú)充電，放電系統一直處于放電狀態(tài)，蓄電池無(wú)法將電能儲存起來(lái)，導致用戶(hù)在有太陽(yáng)光時(shí)設備可正常工作，無(wú)太陽(yáng)光或光線(xiàn)不強時(shí)設備無(wú)法工作。
(3)對蓄電池的危害。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統一般采用鉛酸蓄電池，小微型系統中，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)出的電能儲存起來(lái)，到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。當系統遭受到雷擊時(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，重則導致電池爆炸，引起嚴重的系統故障和人員傷亡。
(4)對逆變器的危害。太陽(yáng)能的直接輸出電壓要轉變?yōu)锳C220V/AC380V為電器提供電能，需要將太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統所發(fā)出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。如果逆變器損壞將會(huì )出現以下情況。
?、儆脩?hù)負載無(wú)電壓輸入，用電設備無(wú)法工作。
?、谀孀兤鳠o(wú)法將電壓逆變，導致太陽(yáng)電池板上的直流電壓直接供負載使用，如果太陽(yáng)電池板電壓過(guò)高將直接燒毀用電設備。
3、雷電侵入光伏發(fā)電系統的途徑
(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，對靠近它的電子設備接地體地電位反擊，入侵電壓可高達數萬(wàn)伏。
(2)由太陽(yáng)電池方陣的直流輸入線(xiàn)路入侵。這種入侵分為以下兩種情況。
?、佼斕?yáng)電池方陣遭到直擊雷打擊時(shí)，強雷電電壓將鄰近土壤擊穿或直流輸入線(xiàn)路電纜外皮擊穿，使雷電脈沖侵入光伏系統。
?、趲щ姾傻脑茖Φ孛娣烹姇r(shí)，整個(gè)光伏方陣像一個(gè)大型無(wú)數環(huán)形天線(xiàn)一樣感應出上千伏的過(guò)電壓，通過(guò)直流輸入線(xiàn)路引入，擊壞與線(xiàn)路相連的光伏系統設備。
(3)由光伏系統的輸出供電線(xiàn)路入侵。供電設備及供電線(xiàn)路遭受雷擊時(shí)，在電源線(xiàn)上出現的雷電過(guò)電壓平均可達上萬(wàn)伏，并且輸出線(xiàn)還是引入遠處感應雷電的主要因素。雷電脈沖沿電源線(xiàn)侵入光伏微電子設備及系統，可對系統設備造成毀滅性的打擊。
