光伏係統的如何防止雷擊和電湧？
光伏係統的如何防止雷擊和電湧？
深圳99中文字幕太陽能技術支持： 由於光伏設備暴露在戶外，並且逆變器的電子元件又非常敏感，為確保其20年的使用壽命，有效的防雷和電湧保護是必不可少的。光伏係統的如何防止雷擊和電湧？不僅房屋的業主決定在他們的屋頂上安裝光伏設備，而且私人企業對社區中此類設備的投資也越來越大，通常這些設備被架設在大麵積的屋頂、公共建築或未使用的開闊區域上。由於光伏設備占用空間巨大並暴露在戶外，因此在雷暴發生時，尤其受到雷電的威脅。光伏設備中產生電湧的原因主要是：由於雷電放電和上遊電源係統的開關操作，引起感性或容性的耦合電壓。雷電引起的電湧有可能會損壞光伏模塊和逆變器，這將給設備的運轉造成嚴重後果：首先，逆變器的修理費高昂;其次，係統故障可能會大幅削減電廠運營商的利潤。
防雷保護的必要性
通常，在建立的光伏設備時必須明確區分，在所設立的建築上是否具有防雷保護係統。出於安全原因，對於集會場所、學校、醫院等公共建築，在德國建築條例中是要求配備防雷保護係統的。其中，對於建築物，還要根據它們的位置、建築結構或使用情況，判斷是否易受雷擊或雷擊是否可能造成嚴重的後果。對於那些需要保護的建築物，必須配備長效的防雷保護係統。私人建築物常常未采取防雷電保護措施。
發生這種情況，部分是由於財力的原因，但也是由於對此類主題缺乏敏感性。如果為光伏設備選擇了沒有外部防雷保護的建築物，那麽，就提出了一個問題，即在屋頂上後續安裝太陽能發電機時，是否應該為整個建築物提供防雷保護?根據最新的科技理論，在建築物上安裝光伏模塊不會增加發生雷擊的風險，因此不能僅僅根據現存光伏設備，就直接得出需要防雷保護的結論。不過，在發生雷擊時，建築物上的電氣設備遭到損壞的危險會增加。這是基於以下事實：由於將光伏設備的線纜被引入建築物內，在現有的插座和電纜走線中，由雷電流而引起的電磁幹擾(傳導幹擾和輻射幹擾)。因此，有必要評估遭受雷擊的風險，並且在設計時將得到的結果考慮在內。IEC 62305-2(EN 62305-2)給出了如何計算雷擊建築物的風險，以及選擇防雷保護係統的規程和數據。為此，DEHN + SÖHNE公司提供了軟件DEHNsupport。該軟件給出的風險分析，可確保得出有關各方都認同的防雷保護概念，並且滿足最優的技術和經濟要求，即以最小的花費提供必要的保護。
針對III級設計的雷電保護係統(LPS)滿足光伏設備和太陽能係統的常規要求：“建築物上的光伏和太陽能係統不得對現有的防雷保護措施造成影響。根據IEC 62305-3(EN 62305-3)的5.2和6.3，光伏設備和太陽能係統應該由隔離的接閃裝置提供保護，以防遭到直接雷擊。如果無法避免直接連接，則必須顧及部分雷電流進入建築物產生的後果。
直接雷擊時，光伏逆變器的防雷保護
如果光伏設備係統安裝在具有外部防雷保護係統的建築物上，則對其基本要求之一是：光伏設備模塊要在隔離接閃裝置的保護區域內。此外，必須保持光伏設備支架和外部防雷保護係統之間的隔離距離，以防止發生失控的閃弧。否則，可能會有大量的雷電流進入建築物內部。
運營商常常希望整個屋頂都鋪上光伏設備模塊，以便獲得盡可能高的經濟利潤。在這些情況下，常常無法實現所要求的隔離距離，不得不將光伏設備的支架整合到外部防雷電保護係統中。在此，必須考慮耦合到建築物內的雷電流所帶來的後果，因而必須提供防雷保護-等電位連接。這意味著，對於直流導線中也將有雷電流流經，所以必須實施防雷保護-等電位連接。按照IEC 62305-3，該直流導線必須由“1級”雷電流保護器(SPD)保護。
DEHN + SÖHNE已成功地開發了可以遮斷直流電弧的火花間隙型防雷器-複合型雷電流電湧保護器DEHNlimit PV 1000 V2 (FM)。在發生直接雷電流的情況下，密封的爬電火花間隙技術也能為光伏設備的發電機和逆變器提供安全保護。此複合型防雷器適用於最高1000 V UOC STC的光伏係統。DEHNlimit PV 1000 V2 (FM) 的雷電流泄放能力高達50 kA 10/350 μs。
圖例：DLM PV 1000 V2“2級”光伏電湧保護器，三步直流開關裝置設計
在“2級”電湧保護器DEHNguard M YPV SCI 1000 FM 的內部構造中，設定了新的安全模式。在此電湧保護器中具有防故障的“Y”型電路以及集成隔離和短路裝置。創新的三步直流開關裝置，保證了即使設備過載，如：在光伏發電機回路中發生絕緣故障，這種全新的電湧保護器，仍能確保安全運轉而不會出現火災的危險。
圖例：DG M YPV SCI 1000 FM
圖例：三步直流開關裝置
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