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為何雷電會使逆變器損壞？如何防范？
要穩(wěn)定運(yùn)營百萬瓦(MW)級光伏發(fā)電業(yè)務(wù)并提高盈利能力，發(fā)電運(yùn)營商必須具備電氣設(shè)備知識，構(gòu)建并運(yùn)營適合的光伏發(fā)電系統(tǒng)。日本大的MW級光伏逆變器(PCS)廠商東芝三菱電機(jī)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)(TMEIC)的技術(shù)人員、同時(shí)也是“百萬光伏商務(wù)網(wǎng)”顧問的伊丹卓夫，將通過本連載解答光伏電站的一些基本技術(shù)問題。
首先，雷電對光伏電站造成的影響分為兩種，分別為“直擊雷”和“感應(yīng)雷”。正如其名稱，直擊雷是指光伏發(fā)電系統(tǒng)直接遭到雷擊;感應(yīng)雷是指附近遭到雷擊時(shí)，雷擊產(chǎn)生的電能經(jīng)由光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的輸電線及接地電線等傳導(dǎo)，對發(fā)電設(shè)備施加遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過額定水平的電壓，從而對設(shè)備造成損傷。
關(guān)于直擊雷，通過在設(shè)計(jì)時(shí)降低光伏系統(tǒng)距離地面的高度，基本上可以避免。與風(fēng)車等不同，地面高度較低的MW級光伏電站幾乎沒有發(fā)生過遭到雷擊的事例，可以說直擊雷對其基本不會造成影響。但在山區(qū)等場所的光伏電站仍有可能遭到雷擊，這時(shí)就需要采取在太陽能電池板周圍安裝避雷針或避雷導(dǎo)體的措施了。
感應(yīng)雷方面，落到光伏電站附近的建筑物或地面的雷電會導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備接地部分的電勢(與基準(zhǔn)點(diǎn)相比的某一點(diǎn)的電壓)上升，感應(yīng)電勢會導(dǎo)致PCS等發(fā)電設(shè)備內(nèi)的主電路產(chǎn)生過渡性異常高電壓——浪涌電壓。這種電壓會破壞發(fā)電設(shè)備內(nèi)的絕緣部分，導(dǎo)致設(shè)備損壞。
作為其對策，一般會在接線盒及PCS中配備應(yīng)對入侵的感應(yīng)雷浪涌電壓的避雷器(SPD)。避雷器采用施加一定水平以上的電壓便會發(fā)生短路的機(jī)制，來防止發(fā)電設(shè)備遭損壞。而且，PCS上還安裝了可讓不穩(wěn)定的太陽光能趨于穩(wěn)定的大容量電容器，這種設(shè)備對抑制浪涌電壓也起到了重要作用。
PCS配備了過電壓、過電流保護(hù)裝置，會斷開直流電路來防止雷擊導(dǎo)致事故擴(kuò)大，但重要的是，發(fā)生故障后如何盡快修復(fù)，從而使發(fā)電損失降至低。TMEIC通過將保護(hù)裝置啟動(dòng)10μs之前的電壓及電流波形保存在存儲卡內(nèi)，來掌握入侵的浪涌能量，并在短時(shí)間內(nèi)鎖定發(fā)生故障的部件，由此縮短了修復(fù)時(shí)間(圖)。
發(fā)生雷擊等事故時(shí)，會將保護(hù)裝置啟動(dòng)10μs之前的電壓及電流波形保存在存儲卡內(nèi)，在短時(shí)間內(nèi)鎖定發(fā)生故障的部件(資料來源于作者)(點(diǎn)擊放大)
此外，還可以在應(yīng)對用來發(fā)送監(jiān)視信號等的金屬電線的浪涌電壓時(shí)，采取配備SPD(浪涌保護(hù)器)的措施。
此外，遠(yuǎn)程監(jiān)控用監(jiān)視器的通信一般會使用光纜，而不是容易受雷擊影響的金屬線纜。