为何“光储充”产品要做雷击测试

  大家对日常可见的雷电并不陌生，它伴闪电与雷鸣，壮观又令人生畏。雷电具有电压幅值高、电流通流大、雷击时间短、瞬时能量强的特点，易产生破坏。然而“光储充”产品大都放置于室外，容易成为雷电的“目标”。

  雷击对储能模块、光伏逆变器、充电桩等电力电子设备的作用路径主要包括以下四类，其破坏机理与影响程度存在显著差异：

  1.直接雷击：雷电直击设备本体时，瞬间释放的巨大能量会引发数十千伏级瞬时过电压。该过电压远超设备内部器件（如IGBT、电容）的耐压阈值，易导致器件击穿、绝缘失效，进而造成设备不可逆损坏。

  2.间接雷击：雷击发生于电力线路（含架空线、电缆线路）时，数十千安级雷电流会通过线路瞬时注入设备电源端口。即便雷击点距设备较远，雷电流沿线路传导过程中虽会因线路损耗产生衰减，但其残余强度仍足以突破设备电源端口的防护等级，引发内部电路故障。

  3.感应雷击：雷电击中设备周边建筑物、接地极或地面时，会以击中点为中心形成瞬变磁场。该磁场切割设备线缆（如信号线缆、控制线缆）时，会通过电磁感应在缆芯两端感应出数千伏级瞬态过电压，此类过电压易侵入信号端口或电源模块，导致接口电路烧毁、模块功能瘫痪。

  4.地电位反击：雷击地面使接地网电位骤升时，设备接地端与非接地端（或不同接地极）之间会形成显著电位差。该电位差通过设备接口（如通信接口、电源接口）产生反击电流，击 穿接口绝缘层，造成接口损坏及内部电路传导性故障。

  此外，电力系统中断路器分合闸、电容组投切、电动机启动等操作过程，会因电路拓扑突变产生操作过电压，形成类似雷击的浪涌冲击；同时，雷电电磁脉冲（LEMP）可通过空间辐射耦合方式穿透设备外壳，干扰内部敏感电路（如控制芯片、采样电路）的正常运行，甚至触发设备误动作。

  基于上述风险，设备防雷设计需构建“屏蔽—等电位连接—浪涌保护—接地” 协同防护体系：通过屏蔽结构削弱空间辐射干扰，利用等电位连接消除电位差，配置分级浪涌保护器（SPD）抑制过电压，结合低阻抗接地系统快速泄放雷电流，最终实现全场景、全路径的防雷防护。

  诚然，已做好全方位的防护是否就安全了？为何还要对“光储充”产品进行雷击测试呢？

       “实践是检验真理的唯一标准”，这在储能模块、光伏逆变器、充电桩等电力电子设备的防雷领域具有指导意义——即使产品依据NB/T 32004、GB/T 44026等标准要求安装电涌保护器后，也不代表其防雷性能可实现“绝对可靠”，仍需通过实践测试验证实际防护效果。

当前，电力电子技术向高度集成化、微型化方向快速迭代：一方面，设备内部线路拓扑更复杂，控制单元、功率模块、通信模块等高密度排布；另一方面，元器件封装尺寸持续缩小，芯片、电容、绝缘器件等间距大幅缩短，导致其绝缘耐受裕度降低，更易在瞬态过电压作用下发生击穿放电，给设备防雷带来新挑战。

  此背景下，通过人工模拟雷击测试验证“光储充”设备防雷性能至关重要。根据相关标准或企业要求对储能柜、光伏逆变器、充电桩等设备进行雷击测试，在设备正常工作状态下将雷电流从电源端口注入，重点监测以下关键工况：

 1.电涌保护器的分流效果，包括 SPD 的动作响应时间、残压值（即雷电流经过 SPD 后剩余的电压）是否符合设计要求，能否有效阻断过电压侵入设备内部；

    2. 设备核心功能状态，如是否保持正常运行（如逆变器功率输出稳定、充电桩充电流程无中断）、是否出现宕机（如控制系统失电、功率模块闭锁）、是否存在局部元器件损坏（如熔断器熔断、IGBT 模块烧毁、通信芯片失效等）；

 3.设备辅助系统状态，如温度监测、过流保护、过压保护等安全机制是否正常触发，数据采集与传输功能是否受干扰。

  工程师可根据测试结果制定针对性整改方案，具体包括：

 1.线路排布优化：调整电源线路、信号线路的走向，避免与易受干扰的控制线路平行敷设，增加线路间距以降低电磁耦合风险，必要时采用屏蔽线缆并做好接地处理；

 2.元器件升级：更换绝缘等级更高、瞬态耐受能力更强的元器件，或选用限制浪涌电压能力更强的压敏电阻及其他元件，或在关键端口增设次级浪涌保护器件，提升局部防护等级；

 3.软硬件协同优化：硬件层面优化接地回路设计，降低接地阻抗以加速雷电流泄放；软件层面升级控制算法，增加过电压、过电流的快速检测与保护逻辑，避免设备在瞬态冲击下因响应滞后导致损坏；

 4.结构设计调整：优化设备外壳的电磁屏蔽性能，减少雷电电磁脉冲（LEMP）对内部电路的辐射干扰，或调整内部模块布局，将敏感元器件远离易受雷电流影响的区域。

  通过“测试-整改-再测试”的闭环优化，可确保设备在实际雷击环境中具备更可靠的防雷性能，切实保障“光储充”设备的安全稳定运行，同时也可以降低运维成本，提升品牌品质。