光伏防雷器是怎么來的？從避雷針到現(xiàn)代SPD的發(fā)展史
時(shí)間：2026-07-28 10:41:10 點(diǎn)擊：次
前兩天有個(gè)做光伏安裝的朋友問我，光伏防雷器這東西是什么時(shí)候開始有的？以前沒聽說過啊。我想了想，這問題還真不是三言兩語能說清的。光伏防雷器的歷史，其實(shí)跟整個(gè)防雷技術(shù)的發(fā)展是綁在一起的。
我自己做防雷這行也有十來年了，看著這個(gè)行業(yè)一點(diǎn)一點(diǎn)變過來的。今天就聊聊光伏防雷器的發(fā)展史，從最早的避雷針，到現(xiàn)在光伏系統(tǒng)專用的直流浪涌保護(hù)器，中間經(jīng)歷的這些變化。
最早的時(shí)候：避雷針就夠了
說到防雷，最早能追溯到1752年富蘭克林那根避雷針。那時(shí)候大家的想法很簡(jiǎn)單——雷劈下來，我用根金屬棒把電引到地里去就行了。這個(gè)思路在兩百多年里一直是主流。
問題是，避雷針只能防直擊雷。你房子不挨雷劈了，但雷打在旁邊，產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓順著電線跑進(jìn)屋里，照樣能把設(shè)備打壞。這個(gè)事兒在電力系統(tǒng)普及之后越來越明顯。
到了20世紀(jì)初，電網(wǎng)越來越密，變電站里的變壓器動(dòng)不動(dòng)就被不知道哪來的過電壓打壞。工程師們坐不住了，尋思著除了避雷針，總得再加點(diǎn)啥。
浪涌保護(hù)器的誕生：從間隙放電器開始
1900年代初期，人們搞出了最簡(jiǎn)單的浪涌保護(hù)裝置——火花間隙。兩根靠得很近的金屬棒，電壓太高了就擊穿空氣放電，把過電壓引到地上去。
這東西結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但問題也大：擊穿電壓不穩(wěn)定，放電完了還不能自己滅弧。用在電力系統(tǒng)還行，低壓場(chǎng)合根本沒法用。
到了1930年代，碳化硅閥片被發(fā)明出來，這算是個(gè)大進(jìn)步。它的電阻會(huì)隨電壓變化——電壓高的時(shí)候電阻變小，把能量泄放掉；電壓恢復(fù)正常了電阻變大，切斷續(xù)流。這個(gè)原理，現(xiàn)在的壓敏電阻還在用。
再到1970年代，氧化鋅壓敏電阻（MOV）出現(xiàn)，直接改變了整個(gè)行業(yè)。MOV的響應(yīng)速度比碳化硅快得多，伏安特性也更優(yōu)異，而且體積小、成本低，這才讓浪涌保護(hù)器真正走進(jìn)民用和工業(yè)領(lǐng)域。
同期，氣體放電管（GDT）也發(fā)展起來了，專門對(duì)付信號(hào)線和通信線路的雷擊防護(hù)。
光伏防雷的歷史：光伏發(fā)展倒逼出來的
光伏發(fā)電不是新東西，早在上世紀(jì)50年代就有了。但那時(shí)候太陽能電池板太貴，也就是衛(wèi)星上用用，地面基本沒人用。地面電站大規(guī)模鋪開，是2000年以后的事情了。
早期的光伏電站，大家也沒怎么考慮防雷的事。板子裝屋頂上，逆變器裝屋里，線一接完事兒。結(jié)果問題來了——
光伏板裝在屋頂、地面、山坡上，這些地方本來就是雷擊高發(fā)區(qū)。雷打在板子上或者附近，直流側(cè)的過電壓順著電纜一路沖進(jìn)逆變器，IGBT模塊、電容一串一串地炸。
我自己就見過好幾個(gè)案例。有個(gè)山東的光伏電站，裝了不到半年，一場(chǎng)雷雨過后，5臺(tái)逆變器壞了3臺(tái)。廠家過來一看，全是浪涌打壞的。那時(shí)候大家的普遍反應(yīng)是：光伏還得專門防雷？
也就是2010年以后，光伏裝機(jī)量哐哐往上漲，光伏直流防雷才真正成為一個(gè)專門的細(xì)分領(lǐng)域。
直流浪涌保護(hù)器的特殊之處
跟交流系統(tǒng)比，光伏直流防雷有幾個(gè)繞不開的難點(diǎn)：
第一，直流電弧難滅。 交流電有自然過零點(diǎn)，電弧到零點(diǎn)自己就滅了。直流沒有過零點(diǎn)，一旦起弧就持續(xù)燃燒，所以直流SPD內(nèi)部必須加特殊的滅弧裝置。
第二，電壓等級(jí)高。 家用光伏一般是600V或1000V直流，大型電站甚至到1500V。這么高的直流電壓，對(duì)MOV的老化速度影響很大。
第三，長(zhǎng)期施加直流電壓。 光伏板白天一直有電，SPD長(zhǎng)期承受直流電壓，MOV的老化比交流系統(tǒng)快得多。這也是為什么光伏SPD需要更嚴(yán)格的熱脫扣保護(hù)。
第四，正負(fù)極問題。 交流不分正負(fù)，直流系統(tǒng)有正極、負(fù)極，SPD的接線方式跟交流完全不一樣。
大概2012年左右，國(guó)內(nèi)外廠家才開始推出專門的光伏直流浪涌保護(hù)器，不再是拿交流SPD湊合用了。
標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展：從無到有
光伏防雷的標(biāo)準(zhǔn)也是一步步補(bǔ)上的。2000年代初，光伏防雷基本沒標(biāo)準(zhǔn)，大家都是參考交流浪涌保護(hù)器的IEC 61643。到了2012年，IEC發(fā)布了專門針對(duì)光伏系統(tǒng)的防雷標(biāo)準(zhǔn)——IEC 61643-31，這才算有了正式的依據(jù)。
國(guó)內(nèi)的話，GB/T 18802.31這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)也基本跟國(guó)際接軌了。從2015年以后，光伏項(xiàng)目的技術(shù)規(guī)范書里才開始明確要求配直流浪涌保護(hù)器。
不過說實(shí)話，到現(xiàn)在還是有不少中小項(xiàng)目為了省錢，該配的SPD不配，或者弄個(gè)便宜的交流SPD湊合頂上????。我以前見過好幾個(gè)這么干的，后來都老實(shí)了。
現(xiàn)在的技術(shù)水平
這幾年光伏防雷器進(jìn)步挺大的：
- 通流能力從以前的20kA做到了40kA、60kA甚至更高
- 電壓保護(hù)水平（Up）降到了1.5kV以下，對(duì)IGBT的保護(hù)更有保障
- 熱脫扣機(jī)構(gòu)更靈敏，失效時(shí)能及時(shí)脫離電網(wǎng)
- 遙信功能普遍加上，遠(yuǎn)程監(jiān)控不再是問題
- 1500V直流SPD已經(jīng)成熟，完全滿足大型地面電站需求
我們公司做的直流光伏浪涌保護(hù)器，就是按照IEC 61643-31標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)的，在山東本地幾個(gè)光伏項(xiàng)目上運(yùn)行了幾年，反饋都還行 ????
未來會(huì)往哪走
我個(gè)人覺得，下一步光伏防雷會(huì)往這幾個(gè)方向發(fā)展：
- 智能化：帶物聯(lián)網(wǎng)模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)SPD狀態(tài)，漏電流、溫度、動(dòng)作次數(shù)都能看到
- 模塊化：插拔式設(shè)計(jì)，壞了直接換芯，不用動(dòng)線
- 小型化：逆變器越做越緊湊，SPD也得跟著變小
- 儲(chǔ)能集成：光伏配儲(chǔ)越來越普遍，儲(chǔ)能系統(tǒng)的直流防雷也得跟上
不管技術(shù)怎么變，核心還是那一條：雷擊不可控，但防護(hù)可以做好。
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