光伏发电电涌(SPD)防护解决方案

光伏发电系统长期安装在屋顶、厂房及户外开阔区域，光伏组件、直流电缆和通信线路分布范围广，容易受到直接雷击、附近雷击以及雷电电磁感应产生的瞬态过电压影响。

一旦浪涌沿直流侧、交流侧或通信线路进入系统，可能造成汇流箱、逆变器、监控设备等损坏，不仅增加设备维修和更换成本，还可能造成发电系统停机，直接影响电站发电收益。

易造针对集中式光伏电站、组串式光伏电站以及工商业屋顶光伏等不同应用场景，提供覆盖光伏直流侧、逆变器交流侧、配电系统及通信线路的电涌防护解决方案。

一、光伏发电系统为什么需要浪涌保护？

光伏组件通常安装在建筑屋顶或大面积户外区域，系统覆盖范围大、线路长。附近发生雷击时，即使雷电没有直接击中光伏组件，强烈变化的雷电电磁场也可能在光伏直流线路中感应出瞬态过电压。

对于设置外部防雷系统的光伏项目，如果光伏组件与接闪装置之间不能保持规定的安全间隔距离，部分雷电流还可能进入光伏系统，对设备形成更大的冲击。除了雷电因素，逆变器运行、电网切换以及其他电气操作同样可能产生操作过电压。

因此，光伏系统的浪涌防护不能只关注某一个配电柜，而需要结合整个发电链路进行设计。

二、浪涌主要从哪里进入光伏系统？

1. 光伏直流侧

光伏组件至汇流箱、逆变器之间通常敷设较长的直流电缆，是雷电感应过电压的重要侵入路径。

浪涌进入直流侧后，主要威胁汇流箱、逆变器DC输入端及内部电子器件。因此，应根据项目是否设置外部防雷系统、能否保持安全间隔距离以及线路长度等条件，在汇流箱或逆变器直流输入侧配置相应的光伏专用SPD。

2. 逆变器交流侧

逆变器将直流电转换为交流电后，还需要经过交流汇流、配电及升压系统并入电网。

来自电网侧的雷电感应过电压和操作过电压可能沿交流线路反向进入逆变器。因此，应根据交流系统电压、接地制式以及安装位置，在逆变器交流输出侧、交流汇流箱或并网配电柜配置相应等级的交流SPD。

3. 通信及监控线路

现代光伏电站通常设置环境监测仪、通信管理机及远程监控系统。

RS485、以太网等通信线路同样可能感应雷电过电压。如果只保护AC和DC电源线路，浪涌仍可能通过通信接口进入设备，因此对于存在室外或长距离通信线路的系统，还应在重要设备接口处配置相匹配的信号SPD。

三、不同光伏项目，SPD不能采用同一种配置

光伏系统的SPD配置，需要根据项目实际结构进行选择。

对于工商业及建筑屋顶光伏，首先应判断建筑物是否设置外部防雷系统，以及光伏组件与接闪装置之间能否保持规定的安全间隔距离。在能够保持安全间隔距离的情况下，主要防护雷电感应产生的过电压；如果不能保持安全间隔距离，则需要进一步考虑部分雷电流进入光伏系统的风险，相应提高SPD的雷电流承受能力。

对于大型地面光伏电站，组件数量多、占地面积大、线路距离长，应结合接地网以及逆变器布置方式进行整体防护。

集中式逆变器系统存在大量长距离直流线路，应重点考虑直流线路可能承受的雷电流及感应过电压；组串式逆变器分散安装在组件附近，大量线路转移至交流侧，因此交流侧的浪涌防护同样需要重点考虑。

也就是说，光伏SPD并不是简单按照“直流装一个、交流装一个”进行配置，而应根据防雷条件、线路长度、系统电压、逆变器形式和安装位置综合确定。

四、从单点保护到光伏全链路防护

一套完整的光伏浪涌防护系统，应同时考虑：光伏组件 → 直流汇流 → 逆变器DC侧 → 逆变器AC侧 → 交流配电/并网 → 通信监控系统

对于有外部防雷系统的项目，还应结合接闪系统、引下线、接地及等电位连接进行整体设计。

通过直流侧、交流侧和信号侧协同防护，使雷电流得到合理泄放，并逐级限制残余过电压，从而降低逆变器、监控设备及其他关键电气设备受到浪涌损坏的风险。

五、易造光伏发电浪涌防护方案

易造针对不同规模和结构的光伏发电项目，可提供从方案设计、SPD选型到产品配套的光伏浪涌防护解决方案。

产品覆盖光伏直流侧T1、T1+T2及T2级SPD，交流侧T1、T2级SPD以及通信信号SPD，可适配不同系统电压、不同逆变器形式及不同防雷应用场景。

通过针对性的SPD配置，降低雷击和操作过电压造成的设备损坏及停机风险，为光伏发电系统长期稳定运行提供电涌防护。

依据标准

1. EN 50539-11《光伏系统应用的电涌保护器》

2. IEC 61643-31《光伏系统应用的电涌保护器》3. IEC 61643-32《接至光伏系统直流侧的电涌保护器应用及选型》4. IEC 62305《雷电防护》系列标准5. IEC 61312《雷电电磁脉冲的防护》6. IEC 61643-11《接至低压配电系统的电涌保护器》7. GB 50057《建筑物的防雷设计规范》