在光伏電站中，防雷與接地影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行及人身生命安全，因?yàn)楣夥娬救甓继幵诓煌膽?hù)外環(huán)境中，難免會(huì)遇到雷雨天氣。高處或沒(méi)有遮擋的金屬物體被雷擊的概率非常高，嚴(yán)重的可能會(huì)引起火災(zāi)，造成人身或財(cái)產(chǎn)損失。

在電站建設(shè)過(guò)程中，經(jīng)常遇到施工或相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員對(duì)防雷接地重視不夠，認(rèn)為其技術(shù)性不強(qiáng)，工藝較簡(jiǎn)單，往往在施工中出現(xiàn)不規(guī)范作業(yè)或紕漏，所以造成光伏系統(tǒng)雷擊事故。因此，防雷與接地工程在監(jiān)理及驗(yàn)收工作中至關(guān)重要，其質(zhì)量直接影響整個(gè)系統(tǒng)的使用功能、安全及壽命。

圖1

根據(jù)光伏電站工程的特殊性，所有屋頂電站都可以依附在所屬建筑的主體結(jié)構(gòu)的防雷系統(tǒng)上，不用獨(dú)立去設(shè)計(jì)獨(dú)立的防雷系統(tǒng)，這樣不僅可以節(jié)約工期、資金，更可充分利用現(xiàn)有資源。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)，大部分建筑在建時(shí)期都做了專(zhuān)業(yè)的防雷系統(tǒng)，混凝土結(jié)構(gòu)在做防雷系統(tǒng)時(shí)候一般會(huì)做避雷帶或者是避雷網(wǎng)。

鋼結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房光伏電站防雷思路與混凝土大體想差不多，接閃器、引下線(xiàn)、接地體的選擇，材料的連接都與混凝土屋面相似。

工商業(yè)光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷接地材料選用

1、接閃器

一般選用直徑 12-16mm的圓鋼，如果采用避雷帶，則使用直徑不低于8mm的圓鋼或厚度不小于4mm的扁鋼。

圖2

2、引下線(xiàn)

引下線(xiàn)宜采用熱鍍鋅圓鋼或扁鋼，宜優(yōu)先采用圓鋼，直徑不小于 8mm；如用扁鋼，厚度應(yīng)不小于 4mm。要求較高的要使用截面積為 35mm 2 的雙層絕緣多股銅線(xiàn)。 

圖3

3、接地體

宜采用熱鍍鋅鋼材，其規(guī)格一般為：直徑 50mm 的鋼管，壁厚不小于 3.5mm；50mm*50mm*5mm 角鋼，長(zhǎng)度不低于2.5米；或者 40mm*4mm 的扁鋼，長(zhǎng)度一般為 2.5-4m。扁鋼接地體的水平埋設(shè)深度不小于 0.5m，角鋼垂直埋深不低于2.5m，連接焊接過(guò)的部位要重新做防腐防銹處理。

 圖4

4、組件與支架等電位連接

組件鋁邊框與鍍鋅支架或鋁合金支架都做了鍍層處理，僅僅通過(guò)壓塊的壓接滿(mǎn)足不了接地要求，只有組件的接地孔連接到支架上才算組件有效接地。因此在這些位置必須建立外部防雷系統(tǒng)和金屬光伏組件之間的直接等電位連接，一般可以采用4mm2的黃綠雙色線(xiàn)。

圖5

5、支架陣列間等電位連接

支架間的連接應(yīng)是持久的電氣貫通，一般采用使用直徑不低于8mm的圓鋼或厚度不小于4mm的扁鋼。可采用銅鋅合金焊、熔焊、卷邊壓接、縫接、螺釘或螺栓連接。考慮到施工難度周?chē)h(huán)境影響，采用焊接比較好。做完焊接后最好再做節(jié)點(diǎn)處理，做好防腐措施。

圖6

逆變器防雷接地

除了常規(guī)的組件側(cè)、支架側(cè)和配電箱側(cè)的保護(hù)接地外，逆變器作為光伏電站的核心電氣設(shè)備，更應(yīng)該做好防雷保護(hù)接地，這點(diǎn)非常重要。

1、工作接地

一般工作接地（PE端）接到配電箱的PE排上，再通過(guò)配電箱做接地。

光伏逆變器PE端工作接地，具備PV端接地故障檢測(cè)功能，在出現(xiàn)接地故障時(shí)及時(shí)進(jìn)行保護(hù)，原因在于光伏系統(tǒng)中，PV端極易受雷擊而使系統(tǒng)產(chǎn)生浪涌電壓，瞬間的高電壓會(huì)嚴(yán)重影響直流系統(tǒng)的絕緣性能，造成光伏組件正極或負(fù)極側(cè)的系統(tǒng)接地，一旦發(fā)生接地故障，不僅會(huì)導(dǎo)致電站無(wú)法并網(wǎng)影響發(fā)電量，嚴(yán)重的話(huà)還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備故障或人員傷亡。

圖7

2、保護(hù)接地

逆變器機(jī)身的右下方側(cè)有一個(gè)接地孔是做重復(fù)接地，保護(hù)逆變器和操作人員的安全。

圖8

3、逆變器集成交直流防雷模塊

圖9

工商業(yè)屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷接地注意事項(xiàng)

圖10

1、通常情況均建議安裝雷電保護(hù)裝置（一般指建筑物頂部避雷針或避雷帶及引下線(xiàn)），以防止雷電直擊光伏陣列。

2、雷電保護(hù)裝置及引下線(xiàn)與光伏系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備（包含光伏面板、逆變器、電纜、配電設(shè)備）應(yīng)保持安全間隔距離S。S的建議值:按一般5層樓高（約15m）建筑屋頂，S取2.5m足夠，此距離可按樓層高度反比關(guān)系簡(jiǎn)化計(jì)算。

A.當(dāng)滿(mǎn)足安全距離S的情況下：圖示位置①②③應(yīng)加裝防雷模組；

B.當(dāng)不滿(mǎn)足安全安全距離S的情況下：除位置①②③外還應(yīng)在圖示④加裝防雷模組； 

3、雷電引下線(xiàn)與設(shè)備接地線(xiàn)最終匯在一個(gè)總接地點(diǎn)，但二者不能共用導(dǎo)線(xiàn)。即設(shè)備接地線(xiàn)應(yīng)單獨(dú)拉線(xiàn)。

在實(shí)際施安裝過(guò)程中，由于防雷接地不當(dāng)，會(huì)造成光伏系統(tǒng)雷擊故障。前段時(shí)間有客戶(hù)反饋，有幾處項(xiàng)目地出現(xiàn)雷擊后，光伏系統(tǒng)不能正常工作。經(jīng)過(guò)我司售后工程師現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，這幾處逆變器的PE端子都是采取如下錯(cuò)誤的接地方式:

01、逆變器的PE接地與防雷帶直接連接在一起

圖11

02、逆變器的PE接地與組件支架直接連接在一起

圖12

在沒(méi)有雷擊的情況下，這兩種接法都是沒(méi)有問(wèn)題的，能夠保證逆變器的安全。但是一旦出現(xiàn)了雷擊，就有很大概率造成逆變器內(nèi)部的電子元器件不同程度的損壞，這是為什么呢？

從逆變器電路上來(lái)看，直流側(cè)和交流側(cè)的 SPD 的接地都是連到外殼的接地端，然后再通過(guò)扁鐵連到短避雷針或者是組件支架上，這相當(dāng)于把逆變器的接地端和建筑物的外部防雷系統(tǒng)或組件支架等電位連接，這樣子在有雷電的情況下，會(huì)有如下幾個(gè)危險(xiǎn)，如圖13所示：

圖13

1、如果有雷電流從這個(gè)防雷系統(tǒng)流入大地（打在其他的位置），那么在外殼出接地點(diǎn)的地電位會(huì)有瞬間的抬高（峰值大概到幾萬(wàn)伏），但是直流和交流電路的電壓都不會(huì)變的（被組件的輸出電壓固定），就會(huì)導(dǎo)致地線(xiàn)上的電壓高于電路中的電壓，由于安裝有 SPD，所以 SPD 會(huì)瞬間導(dǎo)通，把幾萬(wàn)伏的電壓傳入電路中，這個(gè)電壓可能超過(guò)了逆變器內(nèi)部電子元器件的絕緣耐受水平。

2、如果雷直接落在短避雷針或組件支架上，那么由于距離最近，回路阻抗最小，很大部分雷電流會(huì)沿著扁鋼直接串入逆變器，可能會(huì)直接把逆變器打炸了，這是最嚴(yán)重的情況。

綜上所述，光伏系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)防雷地和逆變器保護(hù)地PE端應(yīng)該分開(kāi)，正確接法應(yīng)該是圖14所示：逆變器PE保護(hù)線(xiàn)應(yīng)該和接地極單獨(dú)連接，PE引下線(xiàn)和防雷引下線(xiàn)相距越遠(yuǎn)越好，最好在10m以上。雷電流沿防雷引下線(xiàn)入地后，會(huì)快速向周?chē)鷶U(kuò)散，就不會(huì)從PE的引下線(xiàn)再流入逆變器接地端。

圖14