屋顶分布式光伏储能系统如何防雷

目前行业内的常用太阳能电池的各方面特光伏并网发电系统因为太阳能光伏阵列的面积宽，而且安装在没有遮盖物的室外，因此容易受到雷电引起的过高电压影响。为保证光伏发电系统的运行安全并网光伏电站必须有良好的避雷、防雷及接地保护装置，避雷、防雷装置及接地应符合国家相关标准要求。

防雷构成分为防直击雷、防感应雷。

（1）防直击雷设计：本系统太阳能光伏组件的金属紧固件和地面角钢可靠连接。

（2）防感应雷设计：为防止感应雷给系统设备造成损坏，在选择配电柜、逆变器、交流配电柜等位置均要求其带有防雷保护装置。

家用室外太阳能热水器通常安装在室外屋顶，超过了建筑物上原有防雷针或避雷网的高度，使其暴露在雷电直击的范围内。当遭受雷击时电流会通过水管、电辅助热线等进入室内，危及人身安全。为保证人身安全，应注意以下几点：一：尽量将太阳能热水器安装在防雷装置的保护范围之内。通常太阳能至少低于避雷针或避雷带60CM，并保持1米左右的间距以保安全。二：如果后安装的太阳能处于防雷装置的保护范围内，就不宜将太阳能的金属外壳与屋顶上其他金属体再相连接。三：如果不在避雷针保护范围内请参考92DQ13防雷接地装置图集电气外漏可导电部分接地做法

避雷针和浪涌保护器都属于防雷装置，但是作用不一样。

避雷针是直击雷防护系统中的，属于外部防雷装置，用来接闪的，同时要需要配备良好的引下线和接地装置来使用。

浪涌保护器是感应雷防护装置，属于内部防雷装置，用在电源系统和信号设备前端，限制线路中出现的瞬态过电压，保护设备用的。

单论哪一个设备好用，这是没有可比性的。在综合防雷系统中，这两样都是必要的，缺一不可的。

针对光伏发电设备的防雷保护，要需要根据设备特点来选配浪涌保护器，并在光伏电站采用综合防雷措施，才能确保光伏电站的安全。

人们尚不能对雷电加以有效利用，而只能对它采取相应的预防性措施，变被动引雷为主动引雷，以减少雷电带来的各种灾害。我国大部分的楼层建筑，防雷措施一般采用避雷带、避雷针和安装阀型避雷器等装置。但是，将现行的防雷技术用于太阳能光伏并网发电系统，一方面，由于大面积的太阳电池板已占据了屋面，特别是与建筑材料一体化的光伏屋顶，它们的水、电循环系统都可以成为雷电的载体，所以，从安全角度考虑，要求有更高性能的避雷技术才不致于使太阳能光伏并网发电系统及人类受到侵害另一方面，按传统的避雷技术，要使整个太阳能光伏并网发电系统都不受雷电侵袭，必须严格按照技术标准安装避雷带、避雷针群等装置，且对间距和高度都有很高的要求。

会有专业的安装人员进行光伏电站的防雷措施，比如接地线，汇流箱专业的防雷块等，不用担心，另外讲一下光伏电站的防雷措施：

分布式光伏电站防雷措施建议：

安装光伏电站的时候，需要你做好光伏电站的防雷措施，比如接地、线缆的安全布置等等。

不过雷雨天气对于光伏电站来讲，还是有一定的影响的。

首先，光伏电站在雷雨天中，如果是白天，则发电量几乎没有，因为雨天无光照，光伏电站无法发电。

其次，雷雨天气的打雷现象，如果雷一旦击中光伏板，很有可能会引起组件被雷击起火现象，引发安全事故，所以做好防雷措施很重要；

最后，在做好防雷措施之后，巨大的雷击电波很有可能会破坏光伏电站的逆变器，从现实的实际案例来看，在雷雨天气中，光伏电站的逆变器是最容易且概率较高被雷击坏的。

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这视情况而定，推荐光伏在两种情况需要安装避雷针：一是雷暴天气非常多的地方；二是屋顶在周围的环境中属于较高建筑。避雷针的角色是牺牲自己，保护他人，让雷电流穿过自己的身体通过他的战友引下线和接地极来引流，起到保护作用。避雷针很有用。

为了保证系统在雷雨等恶劣天气下能够安全运行，要对这套系统采取防雷措施。主要有以下几个方面：

（1）地线是避雷、防雷的关键，在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时，选择光电厂附近土层较厚、潮湿的地点，挖一2m深地线坑，采用40扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用35mm2铜芯电缆，接地电阻应小于4Ω。

（2）在配电室附近建一避雷针，高15m，并单独做一地线，方法同上。

（3）太阳电池方阵电缆进入配电室的电压为DC220V，采用PVC管地埋，加防雷器保护。此外电池板方阵的支架应保证良好的接地。

（4）并网逆变器交流输出线采用防雷箱一级保护（并网逆变器内有交流输出防雷器）。

避雷控制系统负责检测每次直接雷击避雷装置动作后入地脉冲电流的强度、雷击电压的极性、雷击次数的计数以及各个防非直接雷避雷装置的动作损坏情况。它根据上位机的指令，将各种数据传给上位机进行相应处理也可以根据用户的按键命令，进行复位、显示和打印简单报表等操作。下位机中智能监测仪的前端处理分为两个部分：一部分用于检测多路防直接雷避雷装置动作后各个参数的变化情况另一部分用于检测多路防非直接雷避雷装置的动作损坏情况。

前端处理(1)中用于检测直接雷击的探头，采用罗哥夫斯基(以下简称为罗氏)线圈。罗氏线圈安装在防直接雷避雷装置的接地引下线上，将大电流强电信号转变为小电流弱电信号进行隔离。信号进入前端处理(1)后，因此时的信号电压高达几十伏甚至上百伏，需要进行两级变换后才能送入智能监测仪处理：第一是进行分压变换，通过阻抗匹配将信号电压降至±0.1v～10v第二是进行非线性变换，将±0.1v～10v的信号变换为±0.3v～5v的信号。进行非线性变换的目的是便于a/d采样和去掉噪声电平的干扰。前端处理(1)的输出信号分成两路，一路经过4051八路选择电路和a/d转换电路测量雷电波形的峰值电压以及极性另一路通过触发电路和保持电路给单片机提供中断信号和直接雷击避雷装置动作路数的信号。一旦某一路遭受直接雷击，单片机就被触发信号中断，中断服务程序中先判断遭受直接雷击的避雷装置的路数，然后通过4051选择读入该路信号，经a/d转换后存入相应内存单元，以备主程序进行处理，相应路数的雷击次数进行累加，如果加满，则再增加时又从1开始循环计数。这样处理完后退出中断程序，由主程序将信息显示出来。只要不掉电或按复位按钮，则最新一次雷击的信息将始终显示在面板上。

前端处理(2)的输入来自防非直接雷避雷装置(如电源避雷箱)的防雷接口信号。该信号通过同轴电缆或光缆接入前端处理(2)中，经过过压保护电路和光电隔离电路后送入智能监测仪的8255接口电路进行处理，如果避雷装置雷击后工作正常，则监测仪将检测到高电平信号，如检测为低电平信号，则表明此避雷装置已被雷击损坏，应立即予以更换。智能监测仪检测直接雷击电流强度的电路部分采用ad1674器件构成采样电路，ad1674的最小采样时间为7.5μs，而一个雷电波形的上升沿一般在l0μs以上，整个雷电的放电波形一般在几十微秒到上百微秒之间，故ad1674理论上完全可以将雷击后的整个放电过程波形采样进来。因每个采样过程都是通过单片机的中断服务程序进行的，这样，cpu就有足够的时间进行其它的数据处理、报警、显示和打印控制等任务。下位机的打印控制部分主要是应用户的要求打印各种实时数据信息和避雷装置的损坏情况的简单报表，该电路部分采用一片8255控制电路来进行打印控制。下位机与上位机的数据通信是通过mc1488、mc1489组成的串行通信电路实现的。

系统的上位机采用pc机作为整个监测系统的数据库管理中心，该部分主要负责统计系统辖区内的各个智能监测仪所检测的避雷装置的各种雷击信息(如雷击电流强度、雷击次数、雷击电压的极性以及避雷装置的损坏、更换情况等等)。它可以模拟显示辖区内防雷系统中各个避雷装置的位置、动作情况及工作状态，也可以按用户要求打印防雷系统中的各个智能监测仪的历史数据报表以及每次雷击后的具体情况的实时报表。它还可以通过向预先设定的电话报警来满足某些需要无人值守的场合。

因地制宜!我们的结论是从技术上说户用光伏大部分情况没必要安装避雷针!

农村户用光伏有两个特点：一是屋顶大多较矮，被雷击的概率很低，再加上村里有很多高高的信号塔，电杆，大树，其他高大构筑物分流

，使得直击雷的概率更低

!

二是屋顶面积有限。这样我们并没有足够的间距安装避雷针，因为为了防止雷电反击，避雷针要距离组件5米以上，尤其是坡屋顶，更无法做到这点，如果在间距不够的情况下安装“伪避雷针”，那么更多的可能是引火烧身了!

那么是不是不用管直击雷了?当然不是

结合实际情况，我们推荐户用光伏使用避雷带代替避雷针，使得原本很低的户用光伏直击雷发生概率继续降低到可以忽略不计

当然，概率再低也有发生的可能，什么情况需要安装避雷针呢?

1

、雷暴天气非常多的地方

2

、屋顶在周围的环境中属于较高建筑

以上两种情况再加上避雷针和组件可以有5米以上间距并且不会构成对电站的阴影遮挡时可以考虑安装避雷针。

还有最重要的一点：等势体连接和接地一定要可靠，这是最重要的防线!

屋顶这样的一般建筑会有避雷针。其他情况下的室外，如果没有避雷针，在一些雷暴高发区，光伏系统有可能遭受直击雷损坏。合理的防雷设计可以大大减少甚至杜绝雷电带来的危害，保证光伏系统整个生命周期内，系统正常运行，获得最大收益。