前言

第1篇太阳能光伏发电系统防雷的理论基础和设计技术

第1章 雷电的成因、放电特性及计算模型

1.1 雷电的成因

1.2 雷击闪电的特性

1.3 雷电放电的计算模型及雷电流的波形

1.4 雷电过电压的抑制措施

第2章 光伏（PV）发电系统防雷技术特点

2.1 光伏电池阵列的雷击率

2.2 雷电流分类

2.3 波形10/350μs和8/20μs的差别

2.4 建筑物受直击雷的年预计雷击次数估计

2.5 第一雷击、负性后续雷击、长时间雷击的区分

2.6 雷保护水平的等级

2.7 用旋转球体法确定雷击保护范围

2.8 避雷针的保护范围

2.9 避雷针通过多支引下导线的分流作用

2.10 光伏发电系统等电位接地的实施

第4章 光伏发电系统等电位接地的原理和实施

3.1 光伏发电系统接地的作用

3.2 直流母线不经过雷电流的接地方式

3.3 光伏发电装置外壳接地的防雷效果

3.4 大型光伏发电系统——多台光伏阵列并联连接时的接地设计方案一（避雷针、光伏阵列、逆变器等电位接地）

3.5 大型光伏发电系统——多台光伏阵列并联连接时的接地设计方案二（光伏阵列与逆变器接地极分开）

3.6 光伏发电系统直流回路的接地保护

3.7 光伏发电系统由于接触电压引起的人体触电事故

第4章 光伏发电系统的浪涌保护器的特点及使用接线图

4.1 光伏发电系统选用SPD的特点

4.2 光伏发电系统中适应直击雷电流用的SPD

4.3 适应直流电路保护的新型SPD

4.4 SPD的γ形接法

4.5 直流电路保护专用SPD

4.6 直击雷且能量巨大时的SPD保护技术

4.7 直击雷强电流（10/350μs）时的复合型防雷设计

4.8 根据不同雷电流波形选用SPD

第5章 光伏发电系统遭受雷击时产生的感应电压和电流计算

5.1 感应电流的计算

5.2 方形导体闭环形成互感的感应电压计算

5.3 光伏模块之间通过续流二极管流过的电流计算

5.4 避雷针与相邻光伏模块平行布置时感应电压计算

5.5 避雷针与相邻光伏模块垂直布置时感应电压的计算

第6章 光伏电池模块不同接法时的互感计算

6.1 光伏电池模块概述

6.2 配线（布线）产生的互感计算

6.3 光伏模块串联时的互感

6.4 远方雷击的影响

第7章 光伏发电系统防雷设计和施工

7.1 小型（屋顶型）光伏发电装置对远方雷击保护的施工实装图

7.2 小型（屋顶型）光伏发电装置对直击雷保护的施工实装图

7.3 地面设置大型光伏发电装置防雷保护方案和施工布线图

7.4 大厦屋顶上设置的中型（100kW以下）光伏发电装置的防雷保护方案和接地网络布线

第2篇 国内光伏发电装置防雷设计和施工实例

第8章 独立太阳能光伏发电系统防雷技术

8.1 小型建筑物屋顶的光伏发电装置

8.2 村落光伏电站的防雷措施

第9章 大型并网光伏电站防雷技术

9.1 陕西省5～10MW某光伏发电项目防雷设计的特点

9.2 陕西省靖边县5MW大型光伏电站

9.3 德州皇明教育基地2MW光伏电站防雷设计特点

9.4 青海乌兰50MW大型并网光伏电站防雷设计特点

9.5 江苏徐州协鑫18MW大型光伏电站安装避雷针后的“热斑”效应研究

9.6 大规模光伏电站防雷设计中雷击感应电压的计算

第10章 光伏发电子系统防雷实用技术及施工

10.1 等电位连接

10.2 接地技术

10.3 光伏电站汇流箱的设计和功能

10.4 防雷器（防雷模块）的设计和安装

10.5 光伏阵列在雷击时感应电容、传导效应产生过电压的防范

10.6 从地区气象情况出发进行光伏电站的防雷设计

参考文献2100433B

太阳能发电装置防雷保护内容简介

《太阳能发电装置防雷保护》由中国电力出版社出版。《太阳能发电装置防雷保护》共分两篇10章，第1篇（1～7章）雷电的生成、特性、计算模型、光伏发电装置防雷技术特点、等电位接地原理、各种新型避雷器（SPD）的特点和线路、光伏模块感应电压计算、光伏发电防雷设计施工等。第2篇（8～10章）介绍独立光伏系统（小型、千瓦级）和中、大型光伏系统（1～50MW）防雷技术施工简介、地区气象状况、对防雷的影响等。

太阳能发电装置防雷保护作者简介

游志远，江苏省扬州市气象局防雷办主任，高级工程师。冯垛生，广东工业大学自动化学院教授，系主任。曾在我社出版过《微波技术在工业上的应用》，在人民邮电出版社出版过《太阳能发电技术与应用》、《太阳能光伏发电技术图解指南》、《智能电网入门》等书籍，具有丰富的写作经验。

1．防雷保护装置维护检查的必要性

为了使建筑物的防雷保护装置具有可靠的保护效果，不仅要有合理的设计和正确的施工，还要注意经常维护检查，因为防雷保护装置如果不符合要求，它不仅不能起到雷电保护的作用，有时甚至会使建筑物处于更危险的情况下。例如，在避雷针的针尖上悬挂收音机天线或晒衣服的铁丝，在装有防雷引下线的墙壁上，离引下线很近的地方，交叉或平行敷设强电或弱电系统的架空进户线；明设引下线因保护不好受到机械力损坏而中断等。这些情况都是很危险的。如果一旦防雷保护装置接受雷击，很可能导致人身伤亡或建筑物损坏的严重后果。因此防雷工程除必须有严格的验收外，还应有常年的维护和检查。

2．防雷保护装置的维护检查

防雷保护装置的维护检查是由使用单位负责的，也可请设计单位协助进行。维护检查分定期检查及临时检查：对于重要工程，应在每年雷雨季节以前作定期检查；对于一般性工程，应每隔两三年在雷雨季节以前作一次定期检查。有特殊需要时，可作临时性的检查。

防雷保护装置维护检查事项：

(1)检查是否由于修缮建筑物或建筑物本身的变形使防雷保护装置的保护隋况发生变化；

(2)检查有无因挖土方、敷设其他管线路或种植树木而挖断接地装置；

(3)检查各处明装导体有无因锈蚀或机械力的损伤而折断的情况；

(4)检查引下线距地2m一段的绝缘保护处理有无破坏情况，卡子有无接触不良；

(5)检查接地装置周围的土壤有无沉陷情况；

(6)测量全部接地装置的流散电阻。

如发现保护装置的电阻值有很大变化时，应将接地系统挖开检查。对于暗装防雷网或利用混凝土柱子钢筋作为引下线的工程，由于设计的规定，都非常可靠。一般不需要平时检验，但每隔五、六年，需要作接地电阻测量。如发现有不合乎要求的地方，应即时作补救处理。例如导体腐蚀达30%以上时，应更换导体。

常用的防雷保护装置有接闪器、避雷线、避雷器等。

一、接闪器

接闪器包括避雷针、避雷带和避雷网，是防止直击雷的有效措施。接闪器的作用是把雷电引向自身，通过与其连接的引下线，经接地装置将雷电流泄人大地从而保护其保护范围内的电气设备、线路、建筑物和物品免遭雷击。

避雷针有离开建筑物单独装设的独立避雷针，也有装设在建筑物顶部的附设避雷针。避雷带、避雷网一般装设在建筑物的顶端周围。

二、避雷线

避雷线(即架空地线)是由悬挂在空中的水平接地导线(接闪器)、接地引下线和接地体(接地电极)组成的。避雷线对雷云电场引起的畸变比避雷针要小，所以其吸雷作用及保护宽度均较避雷针为小，但这可以减少自身的落雷次数。避雷线的保护长度是与线等长的，故特别适宜于保护架空线路及大型建筑物，近年来世界大多数国家已采用避雷线来保护500kV大型高压变电站。

在确定架空避雷线的高度时应计及弧垂的影响。在无法确定弧垂的情况下，架空避雷线中点的弧垂当等高支柱问的距离小于120m时，宜采用2m；距离为120～150m时，宜采用3m。

三、避雷器

避雷器是防止雷电侵入波造成危害的保护设备，当雷电侵入波沿线路侵入时，避雷器能及时将雷电流导人大地中，防止电气设备遭受雷击。

避雷器是一种过电压限制装置。早期主要用来限制由线路传入的雷电过电压的幅值，后来发展到用来限制某些小能量的操作过电压，近年来已拓宽到线路防雷和深度限制操作过电压的领域中，故也可称为过电压限制器，简称限压器。限压器使用时安装在被保护设备附近，接在被保护设备的相线与地之间。在正常情况下，当作用在限压器上的电压为系统的相对地电压时，限压器不导通(最多只流过微安级的泄漏电流)。在过电压情况下，当作用在限压器上的电压达到限压器的动作电压时，限压器导通，通过大电流，释放过电压能量，并将过电压限制到允许水平，达到保护设备的目的。在过电压能量释放后，限压器应能自动恢复到不导通状态，使系统恢复正常工作。电力系统中采用的过电压限制器有保护间隙、排气式避雷器(管式避雷器)和阀式避雷器等，其中阀式避雷器的应用最为广泛。

柴油发电机组要进行必要的防雷保护。特别是直接与架空配电线路连接的柴油发电机组必须进行防雷保护，应根据国家标准设计规范的规定，按不同情况对发电机绝缘采取不同的防雷保护措施。

单机容量为300～1500kw的直配电机，采用9的保护接线进行过电压保护。单机容量为300kw及以下的高压直配电机，根据具体情况和运行经验，采用10(a)的保护接线，或10(b)的方式，只在线路入户处装设一组避雷器和电容器，并在靠近人户处的电杆上装设保护间隙或将绝缘子铁脚接地。个别重要电机采用9的保护接线。

保护高压旋转电机用的避雷器，一般采用磁吹避雷器，避雷器宜靠近发电机装设。在一般情况下，避雷器可装在电机出线处；如接在每一组母线上的发电机不超过两台，或单机容量不超过500kw，且与避雷器的距离不超过50m时，避雷器也可装在每一组母线上

当直配电机中性点能引出且未直接接地时，应在中性点上装设磁吹或普通阀型避雷器。避雷器额定电压不应低于发电机最高运行相电压，对于线电压为6．3kV的发电机应选用FCD-4型或FZ-4型4kV的避雷器；10. 5kV的发电机应选用FCD-6型或Fz-6型6kV的避雷器。