نیروگاههای خورشیدی یا PV یکی از مهمترین بخشهای انرژی تجدیدپذیر در جهان هستند. این نیروگاهها، بهدلیل قرارگیری در فضای باز و گسترده، در معرض خطر صاعقه و اضافهولتاژهای ناشی از آن قرار دارند. استفاده از صاعقه گیر نیروگاه خورشیدی بهمنظور جلوگیری از آسیبهای جدی به تجهیزات، کاهش هزینه تعمیر و افزایش عمر مفید نیروگاه ضروری است.
در این مقاله بهصورت کامل به مباحث صاعقه گیر نیروگاه خورشیدی، نصب صاعقه گیر نیروگاه، سیستمهای حفاظتی، استانداردها و نمونههای کاربردی میپردازیم.
صاعقه گیر نیروگاه خورشیدی چیست و چرا اهمیت دارد؟
صاعقه گیر در نیروگاه خورشیدی یک سیستم حفاظتی است که جریان عظیم صاعقه را از بخشهای حساس نیروگاه دور کرده و به زمین منتقل میکند تا از خسارات مستقیم و غیرمستقیم جلوگیری شود. این سیستم شامل بخشهای ترمینالهای هوایی (Lightning Rods)، هادیهای نزولی و سیستم زمین (Earthing) میشود.
اهمیت این سیستم در نیروگاههای خورشیدی دو بخش دارد
- حفاظت از تجهیزات حساس مانند اینورترها، کابلها و کنترلکنندهها.
- پیشگیری از خسارات شدید مالی و توقف عملکرد نیروگاه در اثر برخورد مستقیم یا القای موجهای ولتاژ.

صاعقه گیر در نیروگاه خورشیدی چگونه کار میکند؟
در یک نیروگاه خورشیدی، صاعقه میتواند به دو صورت اثر بگذارد
- صاعقه مستقیم: برخورد مستقیم به ساختار نیروگاه یا کابلها که بیشترین خطر را دارد.
- اثر غیرمستقیم (موجهای سرج یا LEMP): حتی اگر صاعقه به ساختار نخورد، میدان الکترومغناطیسی حاصل از آن میتواند باعث اضافهولتاژ شود.
سیستم صاعقهگیر با استفاده از ترمینالهای هوایی (میلههای صاعقهگیر) که در ارتفاع نصب میشوند، جریان صاعقه را جذب و از طریق کابلهای هادی به شبکه زمین انتقال میدهد، تا مسیر ایمن برای جریان ایجاد شود و تجهیزات حفاظت شوند.
مراحل نصب صاعقه گیر در نیروگاه ها
نصب یک سیستم صاعقهگیر موثر نیازمند طراحی دقیق است. مراحل اصلی آن بهصورت زیر میباشد
- تحلیل ریسک و تعیین نیاز به سیستم حفاظتی: براساس استاندارد IEC 62305-2.
- طراحی بخشهای حفاظت خارجی: انتخاب تعداد و مکان ترمینالهای هوایی، هادیهای نزولی و سیستم زمین.
- حفاظت داخلی: اتصال همپتانسیل (Equipotential Bonding) و استفاده از دستگاههای SPD (Surge Protective Devices) برای محافظت از مدارات داخلی.
در طراحی، علاوهبر حفاظت مستقیم، توجه به مسیر سیمکشی، همپتانسیل بودن همه تجهیزات و کاهش حلقههای بزرگ کابل اهمیت دارد تا خطر اضافهولتاژ کاهش یابد.

اجزا و عملکرد سیستم صاعقه گیر در نیروگاه خورشیدی:
نصب صاعقه گیر در نیروگاه ها شامل چند بخش کلیدی است که در ادامه به آن میپردازیم.
1. ترمینالهای هوایی (Air Terminals)
این میلهها یا آنتنها در بلندترین نقطه نیروگاه نصب میشوند تا اولین مکان برای جذب صاعقه باشند.
2. هادیهای نزولی (Down Conductors)
این کابلها جریان صاعقه جذبشده را از ترمینال به زمین هدایت میکنند.
3. سیستم زمین (Earthing System)
سیستم ارتینگ قسمت مهمی است که جریان صاعقه را بهصورت ایمن در خاک پخش میکند تا از برگشت به سیستم جلوگیری شود.
همچنین SPDها یا محافظهای ضدسرج باید در پنلهای DC و بخشهای AC نصب شوند تا اضافهولتاژهای گذرا کنترل شوند.

استانداردهای مرتبط با صاعقه گیر نیروگاه خورشیدی
در طراحی و نصب سیستمهای صاعقهگیری، تبعیت از استانداردها حیاتی است. مهمترین استانداردها عبارتاند از
- IEC 62305: استاندارد بینالمللی حفاظت در برابر صاعقه – شامل تحلیل ریسک و طراحی سیستمهای حفاظتی.
- IEC 61643: استاندارد مربوط به SPD و محافظهای ولتاژ – برای حفاظت داخلی در برابر سرجها.
- NFPA 780: استاندارد آمریکایی برای نصب سیستمهای صاعقهگیر.
استفاده از این استانداردها باعث میشود طراحی و اجرا از نظر فنی و ایمنی در سطح جهانی معتبر باشد.
چرا نیروگاههای خورشیدی به صاعقه گیر ویژه نیاز دارند؟
نیروگاههای خورشیدی معمولاً در فضای باز و بدون ساختار پوشاننده نصب میشوند. این وضعیت باعث میشود تا
- احتمال برخورد مستقیم بیشتر شود.
- تجهیزات حساس مانند اینورترها و کابلها آسیبپذیرتر باشند.
- هزینه تعمیرات و از دست رفتن تولید برق افزایش یابد.
بهخصوص در مناطق با شاخص بالای صاعقه (Lightning Flash Index)، رعایت طراحی اختصاصی و اجرای حرفهای امری ضروری است.

نمونههای کاربردی
دو نمونه کاربردی از نصب و اجرای سیستم صاعقه گیر در نیروگاه خورشیدی:
مثال 1 – نیروگاه خورشیدی در فضای باز (Free Field PV Farm)
در این نوع نیروگاهها، طراحی LPS (Lightning Protection System) شامل میلههای صاعقهگیر در اطراف و بین خطوط پنلها است تا حجم حفاظت ایجاد کند. سیستم زمین باید مقاومت کمی داشته باشد تا جریان صاعقه بهراحتی پخش شود.
مثال 2 – حفاظت از اینورتر و بخش DC
در بسیاری از نیروگاهها، SPDها برای هر رشته پنل نصب میشود تا از اضافهولتاژهای القایی جلوگیری شود. این امر باعث میشود حتی در صورت عدم برخورد مستقیم، سرجهای الکتریکی آسیبزننده مهار شوند.
در نهایت چرا از صاعقه گیر استفاده کنیم؟
استفاده از صاعقه گیر نیروگاه خورشیدی برای حفاظت از سرمایهگذاری در پروژههای PV ضروری است. این سیستم با ترکیب ترمینالهای هوایی، هادیهای نزولی، سیستم زمین و SPDها، یک محافظت جامع در برابر صاعقه و موجهای اضافهولتاژ فراهم میکند.
دقت در تحلیل ریسک، طراحی مطابق استانداردهای جهانی و نصب صحیح، کلید موفقیت در کاهش خرابیها و افزایش عمر نیروگاه است. انواع صاعقهگیرهای تخصصی و سازگار با نیروگاههای خورشیدی را میتوانید از سرزمینمس تهیه کنید تا ایمنی و عملکرد نیروگاه شما در برابر صاعقه بهطور کامل تضمین شود.
برای مشاوره و راهنمایی برای خرید با سرزمین مس در تماس باشید.
منابع