太阳能光伏发电工程是露天的重要设施，对于防雷有其特殊要求，不能套用《建筑物防雷设计规程》，但目前尚无太阳能发电工程的防雷规程。太阳能光伏发电工程的防直击雷与建筑物防直击雷的不同之处在于：不允许采用架空避雷线（网），也不允许女儿墙（或女儿墙上的避雷带）高于太阳能光板，因为它们会对太阳能光板产生遮阳，造成一部分太阳能光板无法工作而损坏。
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建筑物防直击雷可采取以下措施：避雷针、架空避雷线（网）、女儿墙设避雷带、屋面设避雷网格。
太阳能光伏发电工程是露天的重要设施，对于防雷有其特殊要求，不能套用《建筑物防雷设计规程》，但目前尚无太阳能发电工程的防雷规程。
太阳能光伏发电工程的防直击雷与建筑物防直击雷的不同之处在于：不允许采用架空避雷线（网），也不允许女儿墙（或女儿墙上的避雷带）高于太阳能光板，因为它们会对太阳能光板产生遮阳，造成一部分太阳能光板无法工作而损坏。
太阳能光伏发电工程中击雷的防护只有采取避雷针保护，当然也不允许避雷针对太阳能光板产生遮阳影响，因此处于北半球的国家，避雷针只能设置在太阳能光板区的北侧，光板区的东、西、南侧不准设置避雷针。
本文介绍了上海临港新城兆瓦级太阳能光伏发电工程防雷方案的设计。
1 太阳能光伏发电区南北宽度不能大于防雷滚球半径
若太阳能光板区的宽度为ａ，对地处北半球的中国，考虑到避雷针不能遮阳的因素，避雷针只能设置在太阳能光板区的北侧，如图１所示的Ａ、Ｂ点。
避雷针保护区是一个圆，其半径为ｈｒ，受到避雷针保护的区域为图１中的阴影部分。由三角公式可知，只有符合下列条件，太阳能光伏发电区才能完全得到避雷针的保护，其公式为：
ａ２＋ｂ2≤ｈｒ（１）
如果太阳能光伏发电区设置在建筑物屋面，那么南北宽度受到建筑物屋面宽度的制约；如果建筑物的南北宽度大于避雷针的滚球半径，那么屋面则不能全部使用。
上海临港新城兆瓦级太阳能光伏发电工程设在阶梯型厂房南侧的屋面上，其南北宽度为３６ｍ，东西长度为３４８ｍ，如图２所示。
由图１可知，保护区的宽度（ａ）决定了避雷针Ａ和Ｂ的间距（２ｂ），即：
b≤■
2 滚球半径的选取
在露天设备直击雷防护设计中，滚球半径应如何选取，至今无国家标准。目前，有些设计人员采用《建筑物防雷设计规程》ＧＢ５００５７－９４（２０００年版）中的建筑物分类法，定为类防雷建筑取３０ｍ滚球半径， 这种做法不妥。因为《建筑物防雷设计规程》的章总则中就指出：本规范不适用于天线塔、共用天线电视接收系统、油罐、化工等行业户外装置的防雷设计。
太阳能光伏发电工程是上海的示范工程，其防雷要求与化工户外装置相当，因此不能采用《建筑物防雷设计规程》。
根据ＩＥＣ６２３０５雷电防护等级的要求，应对太阳能光伏发电工程进行高度保护，因此滚球半径取２０ｍ。表１是ＩＥＣ６２３０５提供的数据。从表1中可看出，若采用３０ｍ的滚球半径，５ｋＡ以下的雷电流可能会进入避雷针保护区；而采用２０ｍ的滚球半径，只有３ｋＡ以下的雷电流才可能进入避雷针保护区。
3 避雷针高度的选取
避雷针如果装得过高会引雷。因此，避雷针的高度达到保护范围后就不应再盲目增高。在本文所述工程中，避雷针安装在阶梯型屋面上，其屋面离地３１ｍ，屋面离地２０．２ｍ，太阳能光伏发电工程安装在三个部位：①２０．２ｍ屋面上；②２４．２ｍ屋面和２０．２ｍ屋面的侧墙上；③屋面的侧墙上。
为了充分利用屋面接闪雷电，因此避雷针高度设计为离２４．２ｍ屋面的垂直距离为３．３ｍ，低于屋面（３１ｍ），为了不遮阳，避雷针安装在２４．２ｍ屋面和２０．２ｍ屋面之间的侧墙上，如图３所示。
4 采用富兰克林避雷针保护范围的计算
计算富兰克林避雷针的保护范围时，必须要知道避雷针针尖离地的垂直距离，对于工程的地，则是屋面上与防雷接地极连接的避雷带。它们分别是：①对２０．２ｍ屋面上太阳能光板的离地垂直距离７．３ｍ；②离２４．２ｍ屋面和２０．２ｍ屋面之间的侧墙上太阳能光板的垂直距离为３．３ｍ；③离屋面的侧墙上太阳能光板的垂直距离为７．３ｍ。
用滚球法计算富兰克林避雷针在γＸ高度的平面上的保护范围时，采用下列计算式：
γＸ＝■－■（２）
式（2）中，γＸ—避雷针在hＸ高度的平面上的保护范围；
ｈ—避雷针高度；
ｈｒ—滚球半径，本工程取２０ｍ；
ｈＸ—被保护物的高度.
（１）对２０．２ｍ屋面上太阳能光板保护范围的计算
γＸ＝■－■
＝■－■
＝１５．４５－５．９
＝９．５５ｍ
（２）对２４．２ｍ屋面和２０．２ｍ屋面之间的侧墙上太阳能光板保护范围的计算
γ０＝■
＝■
＝１１ｍ
（３）对屋面的侧墙上太阳能光板保护范围的计算
γ０＝■
＝■
＝１５．４５ｍ
根据上述计算表明：
（１）对２０．２ｍ屋面上太阳能光板的避雷针保护范围只有９．５５ｍ，远小于太阳能光板的南北宽度（３６ｍ），如果滚球半径取３０ｍ，避雷针高度也取３０ｍ，则保护范围为：
γＸ＝■－■
＝■－■
＝３０－７．３
＝２２．７ｍ
计算结果为２２．７ｍ，小于南北宽度（３６ｍ），而且３０ｍ高的避雷针也有引雷作用，因而不可取。
（２）２４．２ｍ屋面和２０．２ｍ屋面之间的侧墙上太阳能光板的避雷针保护范围是１１ｍ，东西长度为３４８ｍ，则至少需要装３２根（３４８/１１＝３２）富兰克林避雷针。
（３）屋面的侧墙上太阳能光板的保护范围为１５．４５ｍ，小于南北宽度（３６ｍ），即屋面的侧墙上太阳能光板在避雷针保护区之外，因此，不能起到保护作用。
5 采用提前放电式避雷针保护范围的计算
计算提前放电式避雷针的保护范围时，必须算出避雷针针尖离太阳能光板点的垂直距离，它们分别是：①离２０．２ｍ屋面上太阳能光板的垂直距离为６．４ｍ；②离２４．２ｍ屋面和２０．２ｍ屋面之间的侧墙上太阳能光板的距离为３．３ｍ；③与屋面的侧墙上太阳能光板的距离为７．３ｍ。
采用提前放电时间为６０μｓ的美国某公司的提前放电式避雷针。根据法国标准ＮＦＣ１７－１０２提供的计算方法和制造厂提供的数据，避雷针的保护半径如表２所示。表2中，安全系数0.8不是法国标准要求，而是设计者根据项目的重要性，增加防雷能力而定。
6 作图法验算避雷针的保护范围
（１）２０．２ｍ屋面上太阳能光板的避雷针保护范围作图法验算。图４是２０．２ｍ屋面上太阳能光板的避雷针保护范围的作图验算，作图法详见《建筑物防雷设计规程》ＧＢ５００５７－９４附录４，太阳能光板点平面的避雷针保护半径为６３ｍ，作图证明太阳能光板全部在避雷针保护区内。
（２）２４．２ｍ屋面和２０．２ｍ屋面之间的侧墙上太阳能光板的避雷针保护范围的验算。由于此高度的避雷针保护半径为４２ｍ，大于避雷针离边缘的距离（３４．８ｍ）；２倍保护半径也大于两支避雷针针间的距离（４２×２＞６９．６ｍ），因此太阳能光板全部在避雷针的保护区内。
（３）屋面的侧墙上太阳能光板的避雷针保护范围的验算。由于此高度避雷针的保护半径为６３ｍ，根据图４表示，太阳能光板全部在避雷针的保护区内。
7 避雷针与避雷网格的连接
工程中利用太阳能光板的基础槽钢和钢板作为２０．２ｍ屋面上的防雷网格，并与防雷引下线的屋面引出线焊接连接，更加有利于雷电流的接闪和泄流。５根避雷针固定在２４．２ｍ屋面和２０．２ｍ屋面之间的侧墙太阳能光板的角钢支架上，此支架与作为防雷网格的太阳能光板的基础槽钢采用多点高强螺栓连接。因而符合防雷安装的要求。