光伏电站故障分析：“直击雷”与“感应雷”

光伏电站多发的故障之一是遭遇雷击。本文由专事雷击对策等的山光社（东京都品川区），介绍雷击对光伏发电设备的影响和对策等。

雷击对电气设备的损害分为两种：一种是“直击雷”，另一种是“感应雷”（图1）。



“直击雷”义如其名，是指建筑物、设备及送电线缆等被雷直接击中。

“感应雷”是指，由设备附近遭遇雷击时的电磁场而引发的。雷击的电能在空间传播，雷电涌（受雷电影响，瞬间产生的过压和过流）侵入送电线和通信线等，电气设备被加载大大超过额定值的电压而受损。

一般来说，雷电不容易击中地面高度较低的构造物。因此，光伏发电设备与风力发电设备等相比，由于地面高度较低，一般被认为不容易遭遇直击雷。

然而，光伏电站虽然由高度较低的设备构成，但称还是可能遭遇直击雷。

据称，百万瓦级光伏电站等占地面积越大，遭遇直击雷的风险就越大。山光社指出，由于周围安装的避雷针等较少，容易遭到雷击的场所少，因此即使地上高度较低，仍然存在遭遇雷击的可能性。

因此，山光社推荐在百万光伏电站中安装避雷针。

直击雷具有不小的能量：击中道路的话，会造成铺设的沥青受损脱落。据称光伏电站也有太阳能电池板被直击雷击中而受损的例子。

直击雷和感应雷的电能大不相同（图2）。因此，保护电气设备功能不受损的电涌保护器（SPD），分别有适用直击雷和感应雷的规格和产品。



直击雷用的SPD能应对10/350μs（μs＝微妙、百万分之一秒）的雷电流，而感应雷用SPD能应对8/20μs的雷电流。

例如，直击雷用和感应雷用SPD，即使性能（对应电流的数值）相同，但由于应对的雷电流的波形（时间）不同，其数值也不能直接比较，据称直击雷用SPD能应对20倍左右的高电能。