在新能源領(lǐng)域，風(fēng)電和光伏系統(tǒng)作為清潔能源的核心代表，已廣泛應(yīng)用于電力生產(chǎn)。但這些系統(tǒng)往往安裝在空曠或高空環(huán)境中，容易遭受雷擊威脅，導(dǎo)致設(shè)備損壞、停機(jī)或安全隱患。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，雷擊是造成風(fēng)電和光伏系統(tǒng)故障的主要原因之一。為確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，防雷工程的安裝部署至關(guān)重要，同時(shí)選擇合適的浪涌保護(hù)器（SPD）也能有效緩解感應(yīng)雷和操作過(guò)電壓的影響。地凱防雷結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，探討風(fēng)電和光伏系統(tǒng)的防雷方案，并提供SPD選型建議。

防雷風(fēng)電防雷工程的安裝部署方案

風(fēng)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)需考慮機(jī)組的高聳結(jié)構(gòu)和復(fù)雜電氣系統(tǒng)，主要遵循GB/T 33589-2017《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷技術(shù)規(guī)范》和IEC 61400-24標(biāo)準(zhǔn)。這些規(guī)范強(qiáng)調(diào)分級(jí)防護(hù)，結(jié)合直擊雷、感應(yīng)雷和接地保護(hù)。

首先，部署直擊雷防護(hù)。風(fēng)電機(jī)組的葉片、機(jī)艙和塔筒是雷擊高發(fā)區(qū)。安裝時(shí)，應(yīng)在葉片尖端嵌入金屬導(dǎo)體作為接閃器，連接至機(jī)艙內(nèi)部的防雷導(dǎo)線(xiàn)。機(jī)艙頂部可加裝避雷針或避雷帶，確保覆蓋半徑符合GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中的滾動(dòng)球法計(jì)算，即避雷針高度h滿(mǎn)足r = h + √(2Rh - h2)，其中R為保護(hù)半徑。塔筒采用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，可利用其作為引下線(xiàn)，但需確保接地電阻不超過(guò)4Ω。

其次，感應(yīng)雷防護(hù)通過(guò)劃分防雷區(qū)（LPZ）實(shí)現(xiàn)。LPZ 0A區(qū)為外部暴露區(qū)，LPZ 1區(qū)為機(jī)艙內(nèi)部，LPZ 2區(qū)為控制柜等敏感區(qū)域。在部署中，電氣設(shè)備安裝于LPZ 1或更高區(qū)，使用屏蔽電纜減少電磁干擾。集電線(xiàn)路和控制系統(tǒng)需配備浪涌保護(hù)器，安裝位置靠近設(shè)備入口端。

接地系統(tǒng)是核心。風(fēng)電場(chǎng)接地網(wǎng)采用水平接地極和垂直接地極結(jié)合，材料選用鍍鋅鋼，接地電阻按DL/T 621-1997標(biāo)準(zhǔn)不超過(guò)1Ω。在海上升壓站，接地可利用海水作為輔助介質(zhì)。安裝過(guò)程包括土建準(zhǔn)備、設(shè)備吊裝和調(diào)試：先鋪設(shè)接地網(wǎng)，再安裝風(fēng)機(jī)組件，最后進(jìn)行等電位連接測(cè)試，確保所有金屬部件（如軸承、發(fā)電機(jī)外殼）通過(guò)銅導(dǎo)線(xiàn)連接至接地網(wǎng)。

實(shí)際工程中，如陸上風(fēng)電場(chǎng)，施工分階段進(jìn)行：基礎(chǔ)澆筑時(shí)預(yù)埋接地極，機(jī)組吊裝后連接防雷導(dǎo)線(xiàn)。調(diào)試時(shí)，使用雷電流測(cè)量線(xiàn)圈（如DEHNdetect系統(tǒng)）監(jiān)測(cè)參數(shù)，確保雷電流峰值不超過(guò)設(shè)計(jì)值（通常200kA）。職業(yè)健康安全要求佩戴絕緣裝備，避免高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

光伏新能源防雷工程的安裝部署方案

光伏系統(tǒng)防雷工程針對(duì)地面或建筑安裝型，參考GB/T 32512-2016《光伏發(fā)電站防雷技術(shù)要求》和DL/T 1364-2014《光伏電站防雷技術(shù)規(guī)程》。這些標(biāo)準(zhǔn)將系統(tǒng)分為陣列區(qū)、匯流區(qū)和逆變區(qū)，強(qiáng)調(diào)綜合防護(hù)。

直擊雷防護(hù)從組件開(kāi)始。光伏陣列外圍安裝避雷針，高度根據(jù)陣列面積計(jì)算，確保保護(hù)角不超過(guò)45°。組件金屬邊框需接地，非金屬支架時(shí)用引下線(xiàn)連接。匯流箱和逆變器安裝在室內(nèi)或防護(hù)箱中，避免直接暴露。升壓站防雷設(shè)計(jì)按GB 50057執(zhí)行，采用避雷帶覆蓋建筑頂部。

感應(yīng)雷防護(hù)強(qiáng)調(diào)分級(jí)。光伏系統(tǒng)分為LPZ 0B（陣列區(qū)）和LPZ 1（設(shè)備區(qū)）。電纜敷設(shè)使用金屬管屏蔽，直流側(cè)電纜長(zhǎng)度控制在50m以?xún)?nèi)。防雷措施包括在匯流箱輸入輸出端安裝SPD，保護(hù)直流電壓波動(dòng)。

接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)一。陣列區(qū)接地網(wǎng)采用網(wǎng)格狀，間距不大于10m×10m，接地電阻不超過(guò)4Ω（GB 50065-2011《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》）。組件邊框通過(guò)PE線(xiàn)連接接地排，逆變器和配電柜接地采用銅排，確保連接電阻小于4Ω。安裝時(shí)，先復(fù)核屋頂或地面荷載（如GB 50068-2018標(biāo)準(zhǔn)），然后固定支架、組件和電氣設(shè)備。驗(yàn)收包括防雷檢測(cè)：檢查接閃器高度、接地電阻和等電位連接。

例如，在大型地面電站，方案包括正負(fù)極1500V保險(xiǎn)絲和二級(jí)防雷器，IP65防護(hù)等級(jí)適應(yīng)戶(hù)外。施工工藝控制要點(diǎn)有55條，如組件安裝時(shí)檢查絕緣，電纜封堵避免水汽入侵。儲(chǔ)能結(jié)合的光儲(chǔ)系統(tǒng)需額外考慮電池室的防雷分區(qū)。

防雷風(fēng)電和光伏系統(tǒng)浪涌保護(hù)器的選擇

浪涌保護(hù)器是防感應(yīng)雷的關(guān)鍵，選擇需符合GB/T 18802.32-2021《用于光伏系統(tǒng)的電涌保護(hù)器選擇和使用導(dǎo)則》和GB 50057。SPD分T1（I類(lèi)）和T2（II類(lèi)）試驗(yàn)級(jí)別，前者用于直擊雷區(qū)，后者用于感應(yīng)雷。

關(guān)鍵參數(shù)包括：

最大持續(xù)工作電壓（Uc）：風(fēng)電和光伏直流側(cè)Uc ≥ 系統(tǒng)電壓（如光伏1500V系統(tǒng)Uc ≥ 1500V），交流側(cè)TN系統(tǒng)Uc ≥ 275V。

電壓保護(hù)水平（Up）：Up ≤ 被保護(hù)設(shè)備耐沖擊電壓Uw的80%，如電子設(shè)備Up ≤ 1.5kV。值越低保護(hù)越好，但需平衡Uc限制。

放電電流：T1級(jí)Iimp ≥ 5kA（直流）或12.5kA（交流，每模式）；T2級(jí)In ≥ 15kA（8/20μs波形），Imax ≥ 40kA。風(fēng)電場(chǎng)高雷區(qū)可選Imax 100kA。

選型原則：風(fēng)電系統(tǒng)，直流側(cè)SPD安裝于機(jī)艙發(fā)電機(jī)端，交流側(cè)于升壓站；光伏，直流側(cè)于匯流箱（T2級(jí)，UcPv ≥ 直流電壓），交流側(cè)于逆變器輸出（T1/T2結(jié)合）。保護(hù)模式：光伏常用2P或3P，風(fēng)電視TN-S系統(tǒng)選4P。響應(yīng)時(shí)間 < 25ns，殘壓Uc < 設(shè)備耐壓。

例如，光伏逆變器直流側(cè)選II類(lèi)SPD，Iimp 5kA，Up 2.5kV；風(fēng)電集電線(xiàn)路選I類(lèi)SPD，Imax 50kA。安裝時(shí)SPD并聯(lián)接入，串聯(lián)熔斷器作為后備保護(hù)。定期檢測(cè)熱穩(wěn)定性和劣化狀態(tài)，確保符合IEC 61643-11。