光伏電站多發的故障之一是遭遇雷擊。從本文開始由提供雷擊對策等的山光社（東京都品川區），介紹雷擊對光伏發電設備的影響及解決對策等。

該公司創建于1930年，以電力、通信、鐵道等領域為中心，從事雷擊相關的調查和咨詢，以及雷擊對策用設備的制造和銷售等業務。另外，其子公司Franklin Japan（神奈川縣相模原市）是日本唯一一家基于涵蓋全國的雷電觀測網等的信息，提供雷擊預測和雷擊信息等綜合性雷電對策相關業務的企業。

光伏電站是在室外設置發電設備。既然在室外設置，就需要采取避雷對策。

日本對雷的一般印象是“高處會遭雷擊”。但該公司說，平地也會遭雷擊。

尤其是百萬瓦級光伏電站，因占地面積大，估計遭遇雷擊的可能性不小。

說到雷擊對策，人們首先會想到避雷針。利用頂端尖尖的金屬棒引導雷電，再經接地導線，使雷的電能向地下放電。作為光伏電站的雷擊對策之一，該公司也推薦設置避雷針。

高度在20m以上的建筑按規定都必須設置避雷針。占地內沒有這類建筑的光伏電站，則沒有規定要求必須設置避雷針。

因此，日本在占地內設置避雷針的光伏電站很少（圖1）。

圖1：在太陽能電池板前設置避雷針的案例

鹿兒島七島輸出功率約為70MW的光伏電站（攝影：日經BP社）

而海外在平原上建設的百萬光伏電站也有設置很多避雷針的事例。有的地方以常打雷而聞名，這樣的地區“平地也常遭雷擊”的認識應該比日本要深入人心。

日本的光伏電站沒有普及避雷針是因為，很多運營商想盡量避免在對發電沒有貢獻的設備上投入成本，而且避雷針的影子會投射到太陽能電池板上，造成發電損失。

作為避免影子的方法，有受雷部不使用避雷針，而是采用“水平導體”的方法。

水平導體的作用與避雷針相同：在發生雷擊時，可吸引雷電并將其安全釋放到地面，從而避免保護對象直接被雷擊。但其是由厚度最小僅數mm的金屬部件（厚度因材質而異）構成的，安裝在要避免雷擊的構造物上使用，沒有避雷針那么高。

避雷針和避雷導體只不過是避免建筑和構造物受到物理損傷的方法。要防止發電設備因電氣影響造成損傷，還需要采取其他方法。

抑制絕緣破壞的SPD

雷的電能會破壞電氣設備的絕緣性能，損壞設備的功能。

引起絕緣破壞的是“雷電涌”。因雷擊影響瞬間發生的過壓和過流稱為“雷電涌”。

有種保護電氣設備免受雷電涌損壞的方法，是用電涌防護器件（SPD），也稱為“浪涌吸收器”等（圖2）。可用于光伏發電系統，大型企業制造的PCS等幾乎都標配該元件。

圖2：光伏發電用電涌防護元件（SPD）的安裝示例

保護電氣設備的絕緣性能。櫪木縣的光伏電站（攝影：山光社）

部分PCS和接線盒因成本會增加沒有配備，但最近這種情況正逐漸改善。

SPD在雷電涌造成一定值以上的過壓時啟動，將電流釋放到地面，從而抑制電壓，保護電氣設備的絕緣性能。

雖然是以前就一直在使用的元件，但對SPD來說，光伏發電系統是全新的使用環境。