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光伏电站故障分析:“直击雷”与“感应雷”
发布时间:2016-09-18  来源:日经BP社
摘要: 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。

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)。

图1:直击雷和感应雷。感应雷发生在直击雷击中地点的周围(出处:山光社)

“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。

图2:直击雷和感应雷的电能大不相同。还多个地点同时遭遇雷击的情况(出处:山光社)

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。

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