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光伏发电系统防雷设计要点及特殊场景防护

光伏发电系统具备露天安装的光伏阵列、高电压直流系统以及敏

感电子设备等设备特性，加之所处环境存在雷电风险，因此必须从多

个关键维度展开综合防雷设计，具体涵盖直击雷防护、感应雷与雷电

波侵入防护、等电位连接以及接地系统等方面。以下将详细阐述具体

的设计要点。

一、直击雷防护

（一）接闪器设置

光伏阵列区域:在光伏阵列周或支架顶部,应合理安装避雷针、

避雷带或避雷网。为确保接闪器能够切实保护光伏组件及支架，需运

用滚球法计算其保护范围。根据当地防雷类别，一类、二类、三类防

雷建筑的滚球半径分别为30m、45m、60m。经过精确计算，务必保证

所有光伏组件，包括处于最高位置的支架，均处于接闪器的保护范围

之内，以此有效拦截直击雷。

屋顶安装系统：当光伏发电系统安装在已有防雷系统的建筑屋顶

时，必须将光伏支架与屋顶的避雷带或避雷针进行可靠焊接或螺栓连

接。此举旨在使光伏系统与建筑原有的防雷系统构成一个统一的接闪

整体，避免因独立设置接闪器而产生电位差，进而降低雷击风险。

（二）光伏组件自身防护

对于金属材质的组件框，需借助专用接地端子与接地系统相连。

为保障框电位均衡，每排光伏组件至少应在两端进行接地处理。对

于长距离的光伏阵列，可每隔10T5米增设一个接地连接点，确保遭

受雷击时，电流能够迅速、均匀地导入大地。

在挑选光伏组件时，应优先选用具备防雷设计的产品。例如，部

分光伏组件的玻璃表面带有导电膜，或者缘的金属框架采用了等电

位连接结构，这些设计均可增强组件自身的防雷性能，有效降低雷击

对组件的损坏概率。

二、感应雷与雷电波侵入防护

（一）浪涌保护器（SPD）配置

直流侧：在光伏组件汇流箱输入端以及逆变器直流输入端，均需

安装直流SPDo所选SPD的参数必须与系统电压适配，如常见的1000V

或1500V直流系统。其标称放电电流（In）应不小于10kA（8/20ps）,

保护水平需控制在W1.5kV（可依据设备实际耐压等级适当调整）,

以有效抑制直流侧的感应雷和雷电波侵入。

交流侧：在逆变器交流输出端以及交流配电柜进线端，应安装交

流SPD。通常选用Type2或Type1+2级的SPD,其标称放电电流In

需320kA,且要适配电网电压（如220V或380V）。此外，交流SPD

还应具备共模和差模保护功能，全方位防护交流侧的电气设备免受感

应雷和雷电波的侵害。

信号线路：对于监控系统以及S485、以太网等信号传输线路,

在设备接口处要安装相应类型的信号SPDo这是因为信号线路容易感

应雷电，安装信号SPD可有效防止雷电感应通过信号线侵入设备，保

障设备正常运行。

（二）线路屏蔽与敷设

直流电缆、交流电缆以及信号线应优先采用屏蔽电缆，或者穿入

金属导管敷设。金属导管两端必须接地，且每隔W10米要进行重复

接地，如此可显著减少电磁感应耦合，降低线路上感应雷的产生概率。

在敷设线路时，强弱电线路应分开敷设，两者间距需330cm,尽

量避免交叉。若确实需要交叉，应采用垂直穿越的方式，以最大程度

降低感应影响，确保电气系统安全运行。

三、等电位连接

（一）金属部件连接

将光伏支架、组件框、逆变器外壳、汇流箱、配电柜、蓄电池

支架等所有金属外露导电部分，通过40X4mm的镀锌扁钢或横截面积

^16mm2的铜缆连接至等电位端子板，从而构建一个环形接地网。在

连接不同金属材质部件时，例如铝合金支架与镀锌扁钢的连接，必须

采用过渡接头（如铜铝过渡片），以防止因电化学腐蚀而影响连接的

可靠性和导电性。

（二）设备等电位处理

逆变器、汇流箱内部的接地端子需与外壳直接连接，并通过专用

接地干线接入主接地系统。这样可确保设备在正常运行及遭受雷击时,

外壳电位与接地系统一致，避免因电位差对设备和人员造成危害。

防雷接地、工作接地和保护接地应共用同一接地系统，避免分开

接地导致的电位差反击。共用接地系统能使整个光伏发电系统的电位

保持均衡，提升系统的防雷性能和电气安全性。

四、接地系统设计

（一）接