光伏系统的雷击和电涌保护

由于光伏设备暴露在户外，并且逆变器的电子元件又非常敏感，为确保其20年的使用寿命，有效的防雷和电涌保护是必不可少的。不仅房屋的业主决定在他们的屋顶上安装光伏设备，而且私人企业对社区中此类设备的投资也越来越大，通常这些设备被架设在大面积的屋顶、公共建筑或未使用的开阔区域上。由于光伏设备占用空间巨大并暴露在户外，因此在雷暴发生时，尤其受到雷电的威胁。光伏设备中产生电涌的原因主要是：由于雷电放电和上游电源系统的开关操作，引起感性或容性的耦合电压。雷电引起的电涌有可能会损坏光伏模块和逆变器，这将给设备的运转造成严重后果：首先，逆变器的修理费高昂;其次，系统故障可能会大幅削减电厂运营商的利润。

防雷保护的必要性

通常，在建立的光伏设备时必须明确区分，在所设立的建筑上是否具有防雷保护系统。出于安全原因，对于集会场所、学校、医院等公共建筑，在德国建筑条例中是要求配备防雷保护系统的。其中，对于建筑物，还要根据它们的位置、建筑结构或使用情况，判断是否易受雷击或雷击是否可能造成严重的后果。对于那些需要保护的建筑物，必须配备长效的防雷保护系统。私人建筑物常常未采取防雷电保护措施。

发生这种情况，部分是由于财力的原因，但也是由于对此类主题缺乏敏感性。如果为光伏设备选择了没有外部防雷保护的建筑物，那么，就提出了一个问题，即在屋顶上后续安装太阳能发电机时，是否应该为整个建筑物提供防雷保护?根据最新的科技理论，在建筑物上安装光伏模块不会增加发生雷击的风险，因此不能仅仅根据现存光伏设备，就直接得出需要防雷保护的结论。不过，在发生雷击时，建筑物上的电气设备遭到损坏的危险会增加。这是基于以下事实：由于将光伏设备的线缆被引入建筑物内，在现有的插座和电缆走线中，由雷电流而引起的电磁干扰(传导干扰和辐射干扰)。因此，有必要评估遭受雷击的风险，并且在设计时将得到的结果考虑在内。IEC 62305-2(EN 62305-2)给出了如何计算雷击建筑物的风险，以及选择防雷保护系统的规程和数据。为此，DEHN SÖHNE公司提供了软件DEHNsupport。该软件给出的风险分析，可确保得出有关各方都认同的防雷保护概念，并且满足最优的技术和经济要求，即以最小的花费提供必要的保护。

针对III级设计的雷电保护系统(LPS)满足光伏设备和太阳能系统的常规要求：“建筑物上的光伏和太阳能系统不得对现有的防雷保护措施造成影响。根据IEC 62305-3(EN 62305-3)的5.2和6.3，光伏设备和太阳能系统应该由隔离的接闪装置提供保护，以防遭到直接雷击。如果无法避免直接连接，则必须顾及部分雷电流进入建筑物产生的后果。

直接雷击时，光伏逆变器的防雷保护