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光伏係統的雷擊和電湧保護

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。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。