【光伏技术问答】为何雷电会使逆变器损坏？如何防范？

要稳定运营百万瓦（MW）级光伏发电业务并提高盈利能力，发电运营商必须具备电气设备知识，构建并运营适合的光伏发电系统。日本最大的MW级光伏逆变器（PCS）厂商东芝三菱电机产业系统（TMEIC）的技术人员、同时也是“百万光伏商务网”顾问的伊丹卓夫，将通过本连载解答光伏电站的一些基本技术问题。 首先，雷电对光伏电站造成的影响分为两种，分别为“直击雷”和“感应雷”。正如其名称，直击雷是指光伏发电系统直接遭到雷击；感应雷是指附近遭到雷击时，雷击产生的电能经由光伏发电系统内的输电线及接地电线等传导，对发电设备施加远远超过额定水平的电压，从而对设备造成损伤。 关于直击雷，通过在设计时降低光伏系统距离地面的高度，基本上可以避免。与风车等不同，地面高度较低的MW级光伏电站几乎没有发生过遭到雷击的事例，可以说直击雷对其基本不会造成影响。但在山区等场所的光伏电站仍有可能遭到雷击，这时就需要采取在太阳能电池板周围安装避雷针或避雷导体的措施了。 感应雷方面，落到光伏电站附近的建筑物或地面的雷电会导致发电设备接地部分的电势（与基准点相比的某一点的电压）上升，感应电势会导致PCS等发电设备内的主电路产生过渡性异常高电压——浪涌电压。这种电压会破坏发电设备内的绝缘部分，导致设备损坏。 作为其对策，一般会在接线盒及PCS中配备应对入侵的感应雷浪涌电压的避雷器（SPD）。避雷器采用施加一定水平以上的电压便会发生短路的机制，来防止发电设备遭损坏。而且，PCS上还安装了可让不稳定的太阳光能趋于稳定的大容量电容器，这种设备对抑制浪涌电压也起到了重要作用。 PCS配备了过电压、过电流保护装置，会断开直流电路来防止雷击导致事故扩大，但重要的是，发生故障后如何尽快修复，从而使发电损失降至最低。TMEIC通过将保护装置启动10μs之前的电压及电流波形保存在存储卡内，来掌握入侵的浪涌能量，并在短时间内锁定发生故障的部件，由此缩短了修复时间（图）。 发生雷击等事故时，会将保护装置启动10μs之前的电压及电流波形保存在存储卡内，在短时间内锁定发生故障的部件（资料来源于作者）（点击放大）此外，还可以在应对用来发送监视信号等的金属电线的浪涌电压时，采取配备SPD（浪涌保护器）的措施。 此外，远程监控用监视器的通信一般会使用光缆，而不是容易受雷击影响的金属线缆。（特约撰稿人：伊丹 卓夫，东芝三菱电机产业系统）