大家對(duì)日常可見的雷電并不陌生，它伴閃電與雷鳴，壯觀又令人生畏。雷電具有電壓幅值高、電流通流大、雷擊時(shí)間短、瞬時(shí)能量強(qiáng)的特點(diǎn)，易產(chǎn)生破壞。然而“光儲(chǔ)充”產(chǎn)品大都放置于室外，容易成為雷電的“目標(biāo)”。

  雷擊對(duì)儲(chǔ)能模塊、光伏逆變器、充電樁等電力電子設(shè)備的作用路徑主要包括以下四類，其破壞機(jī)理與影響程度存在顯著差異：

  1.直接雷擊：雷電直擊設(shè)備本體時(shí)，瞬間釋放的巨大能量會(huì)引發(fā)數(shù)十千伏級(jí)瞬時(shí)過電壓。該過電壓遠(yuǎn)超設(shè)備內(nèi)部器件（如IGBT、電容）的耐壓閾值，易導(dǎo)致器件擊穿、絕緣失效，進(jìn)而造成設(shè)備不可逆損壞。

  2.間接雷擊：雷擊發(fā)生于電力線路（含架空線、電纜線路）時(shí)，數(shù)十千安級(jí)雷電流會(huì)通過線路瞬時(shí)注入設(shè)備電源端口。即便雷擊點(diǎn)距設(shè)備較遠(yuǎn)，雷電流沿線路傳導(dǎo)過程中雖會(huì)因線路損耗產(chǎn)生衰減，但其殘余強(qiáng)度仍足以突破設(shè)備電源端口的防護(hù)等級(jí)，引發(fā)內(nèi)部電路故障。

  3.感應(yīng)雷擊：雷電擊中設(shè)備周邊建筑物、接地極或地面時(shí)，會(huì)以擊中點(diǎn)為中心形成瞬變磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)切割設(shè)備線纜（如信號(hào)線纜、控制線纜）時(shí)，會(huì)通過電磁感應(yīng)在纜芯兩端感應(yīng)出數(shù)千伏級(jí)瞬態(tài)過電壓，此類過電壓易侵入信號(hào)端口或電源模塊，導(dǎo)致接口電路燒毀、模塊功能癱瘓。

  4.地電位反擊：雷擊地面使接地網(wǎng)電位驟升時(shí)，設(shè)備接地端與非接地端（或不同接地極）之間會(huì)形成顯著電位差。該電位差通過設(shè)備接口（如通信接口、電源接口）產(chǎn)生反擊電流，擊 穿接口絕緣層，造成接口損壞及內(nèi)部電路傳導(dǎo)性故障。

  此外，電力系統(tǒng)中斷路器分合閘、電容組投切、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)等操作過程，會(huì)因電路拓?fù)渫蛔儺a(chǎn)生操作過電壓，形成類似雷擊的浪涌沖擊；同時(shí)，雷電電磁脈沖（LEMP）可通過空間輻射耦合方式穿透設(shè)備外殼，干擾內(nèi)部敏感電路（如控制芯片、采樣電路）的正常運(yùn)行，甚至觸發(fā)設(shè)備誤動(dòng)作。

  基于上述風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)備防雷設(shè)計(jì)需構(gòu)建“屏蔽—等電位連接—浪涌保護(hù)—接地” 協(xié)同防護(hù)體系：通過屏蔽結(jié)構(gòu)削弱空間輻射干擾，利用等電位連接消除電位差，配置分級(jí)浪涌保護(hù)器（SPD）抑制過電壓，結(jié)合低阻抗接地系統(tǒng)快速泄放雷電流，最終實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景、全路徑的防雷防護(hù)。

  誠(chéng)然，已做好全方位的防護(hù)是否就安全了？為何還要對(duì)“光儲(chǔ)充”產(chǎn)品進(jìn)行雷擊測(cè)試呢？

       “實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，這在儲(chǔ)能模塊、光伏逆變器、充電樁等電力電子設(shè)備的防雷領(lǐng)域具有指導(dǎo)意義——即使產(chǎn)品依據(jù)NB/T 32004、GB/T 44026等標(biāo)準(zhǔn)要求安裝電涌保護(hù)器后，也不代表其防雷性能可實(shí)現(xiàn)“絕對(duì)可靠”，仍需通過實(shí)踐測(cè)試驗(yàn)證實(shí)際防護(hù)效果。

當(dāng)前，電力電子技術(shù)向高度集成化、微型化方向快速迭代：一方面，設(shè)備內(nèi)部線路拓?fù)涓鼜?fù)雜，控制單元、功率模塊、通信模塊等高密度排布；另一方面，元器件封裝尺寸持續(xù)縮小，芯片、電容、絕緣器件等間距大幅縮短，導(dǎo)致其絕緣耐受裕度降低，更易在瞬態(tài)過電壓作用下發(fā)生擊穿放電，給設(shè)備防雷帶來新挑戰(zhàn)。

  此背景下，通過人工模擬雷擊測(cè)試驗(yàn)證“光儲(chǔ)充”設(shè)備防雷性能至關(guān)重要。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)要求對(duì)儲(chǔ)能柜、光伏逆變器、充電樁等設(shè)備進(jìn)行雷擊測(cè)試，在設(shè)備正常工作狀態(tài)下將雷電流從電源端口注入，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)以下關(guān)鍵工況：

 1.電涌保護(hù)器的分流效果，包括 SPD 的動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間、殘壓值（即雷電流經(jīng)過 SPD 后剩余的電壓）是否符合設(shè)計(jì)要求，能否有效阻斷過電壓侵入設(shè)備內(nèi)部；

    2. 設(shè)備核心功能狀態(tài)，如是否保持正常運(yùn)行（如逆變器功率輸出穩(wěn)定、充電樁充電流程無中斷）、是否出現(xiàn)宕機(jī)（如控制系統(tǒng)失電、功率模塊閉鎖）、是否存在局部元器件損壞（如熔斷器熔斷、IGBT 模塊燒毀、通信芯片失效等）；

 3.設(shè)備輔助系統(tǒng)狀態(tài)，如溫度監(jiān)測(cè)、過流保護(hù)、過壓保護(hù)等安全機(jī)制是否正常觸發(fā)，數(shù)據(jù)采集與傳輸功能是否受干擾。

  工程師可根據(jù)測(cè)試結(jié)果制定針對(duì)性整改方案，具體包括：

 1.線路排布優(yōu)化：調(diào)整電源線路、信號(hào)線路的走向，避免與易受干擾的控制線路平行敷設(shè)，增加線路間距以降低電磁耦合風(fēng)險(xiǎn)，必要時(shí)采用屏蔽線纜并做好接地處理；

 2.元器件升級(jí)：更換絕緣等級(jí)更高、瞬態(tài)耐受能力更強(qiáng)的元器件，或選用限制浪涌電壓能力更強(qiáng)的壓敏電阻及其他元件，或在關(guān)鍵端口增設(shè)次級(jí)浪涌保護(hù)器件，提升局部防護(hù)等級(jí)；

 3.軟硬件協(xié)同優(yōu)化：硬件層面優(yōu)化接地回路設(shè)計(jì)，降低接地阻抗以加速雷電流泄放；軟件層面升級(jí)控制算法，增加過電壓、過電流的快速檢測(cè)與保護(hù)邏輯，避免設(shè)備在瞬態(tài)沖擊下因響應(yīng)滯后導(dǎo)致?lián)p壞；

 4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)調(diào)整：優(yōu)化設(shè)備外殼的電磁屏蔽性能，減少雷電電磁脈沖（LEMP）對(duì)內(nèi)部電路的輻射干擾，或調(diào)整內(nèi)部模塊布局，將敏感元器件遠(yuǎn)離易受雷電流影響的區(qū)域。

  通過“測(cè)試-整改-再測(cè)試”的閉環(huán)優(yōu)化，可確保設(shè)備在實(shí)際雷擊環(huán)境中具備更可靠的防雷性能，切實(shí)保障“光儲(chǔ)充”設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)也可以降低運(yùn)維成本，提升品牌品質(zhì)。