近幾年，我國光伏發(fā)電在國家政策的支持下，在西部邊遠無電地區(qū)得到了快速發(fā)展。在2010年之前，我國的光伏發(fā)電將繼續(xù)在解決大約700萬邊遠無電戶的項目中起到主要作用。由于西部地區(qū)村落光伏電站海拔相對較高，在夏季多雷暴，光伏電站易遭到雷擊，導致設備毀壞，系統(tǒng)無法正常運行，因此，村落光伏電站的防雷設計將是影響光伏電站長期穩(wěn)定、安全、可靠運行的關鍵因素。

1、雷電的形成雷電發(fā)展過程可以分為氣流上升、電荷分離和放電三個階段。據測試，對地放電的雷云大多為負雷云。隨著負雷云中負電荷的積累，其電場強度逐漸增加，當達到一定強度時開始向下方梯級式跳躍放電，稱為下行先導放電，當下行先導逐漸接近地面物體并達到一定距離時，地面物體在強電場作用下產生尖端放電，形成上行先導，朝著下行先導方向發(fā)展，兩者會合即形成雷電通道，隨之開始主放電，接著是多次余輝放電，天空中出現(xiàn)蜿蜒曲折、枝叉縱橫的巨大電弧，形成常見的云對地線狀雷電。這種負極性下行先導雷擊約占全部對地雷擊的85%左右。

2、雷電過電壓的基本形式2.1直擊雷過電壓(直擊雷)雷電直接擊中地面電器設備、線路或建筑物，強大的雷電流通過物體泄入大地，在該物體上產生較高的電位降，稱為直擊雷過電壓，其通過被擊物體時，將產生有破壞作用的熱效應和機械效應，相伴的還有電磁效應和對附近物體的閃絡放電(稱為雷電反擊或二次雷擊)。

2.2、感應過電壓(感應雷)當雷云在架空線路(或其他物體)上方時，由于雷云的先導作用，使架空線路上感應出先導通道符號相反的電荷。雷云放電時，先導通道中的電荷迅速中和，架空線路上的電荷被釋放，形成自由電荷流向線路兩端，產生很高的過電壓(高壓線路可達幾十萬伏，低壓線路可達幾萬)。

2.3、雷電波侵入由于直擊雷或感應雷而產生的高電位雷電波，沿架空線路或金屬管道侵入變(配)電所或用戶而造成危害。據統(tǒng)計，供電系統(tǒng)中由于雷電波侵入而造成的雷害事故，在整個雷害事故中占50%以上。

3、村落光伏電站的防雷措施村落光伏電站的防雷分為內部防雷和外部防雷兩部分。外部防雷主要指光伏電站中的太陽電池組件、低壓配電線路和機房避免遭到直擊雷的侵襲;內部防雷是指機房內電氣設備、蓄電池架、金屬管道、電纜金屬外皮免遭雷電波的襲擊。村落光伏電站在設計防雷時，從太陽電池方陣的輸入端至最終用戶，每一級都應有針對性地采取防雷措施，從而保證光伏電站的安全、穩(wěn)定運行。

3.1、直擊雷的防護3.1.1裝設避雷針避雷針的作用是通過一定規(guī)格的金屬導線把雷電流引入地下，從而保護光伏電站的電氣設備、機房及附近的低壓配電線路，使其免遭到直擊雷的襲擊。避雷針的保護范圍按GB50057-94《建筑物防雷設計規(guī)范》采用“滾球法”來確定。避雷針在被保護物高度(hx)的平面上的保護半徑(x)按下式計算：rx=h(2hr-h)-hx(2hr-hx)(1)式中：h―――避雷針的高度，h―――滾球半徑(確定)。

以8kW村落光伏電站為例計算單根避雷針安裝高度。廠區(qū)面積為25m×30m，村落光伏電站屬第三類防雷建筑物，按表1確定其滾球半徑(hr)為60m，機房高度(即被保護物高度hx)為3m，避雷針裝設在廠區(qū)中心位置(即平面上的保護半徑rx)為15m，將數(shù)據代入(1)式，求得避雷針高度(h)為10.4m。

3.1.2、太陽電池方陣可靠接地將光伏電站的支架通過與金屬圍欄、接地線的連接，構成一個環(huán)形避雷網，使光伏電站廠區(qū)各個部位的電位相等，即實現(xiàn)等電位連接，這樣可以防止太陽電池方陣、機房、低壓配電線路遭到二次雷擊。

3.2、感應雷防護在出線桿上裝設避雷器，通過與接地裝置可靠連接，可防止雷電過電壓通過低壓配電線路侵入機房直接擊中電氣設備，同時也可防止雷電過電壓侵入負載對用戶造成損壞。另一方面，將機房內的金屬外殼、蓄電池架、金屬管道、電纜金屬外皮可靠接地，可以保證機房內不會產生雷電反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓，同時也可以防止雷電電磁脈沖干擾電氣設備。

3.3、雷電波防護一是將光伏電站內所有電纜金屬外皮與大地作良好的連接，實現(xiàn)可靠的屏蔽，從而防止雷電電磁脈沖對機房內設備的影響;二是在方陣匯流箱、控制器、逆變器等電氣設備的輸入端加裝避雷器或壓敏電阻等浪涌保護器，實現(xiàn)多極防護措施，進而提供供電保障。

4、結語雷電是一種常見的自然現(xiàn)象，會對建筑物及電氣設備造成嚴重破壞。在村落光伏電站的防雷設計中，應將外部防雷和內部防雷結合起來，采取有效措施，防止直擊雷、感應雷、雷電波對光伏電站的破壞，保證光伏電站長期穩(wěn)定、安全、可靠的運行。