光伏防雷器是怎么来的？从避雷针到现代SPD的发展史

时间：2026-07-28 10:41:10 点击：次

前两天有个做光伏安装的朋友问我，光伏防雷器这东西是什么时候开始有的？以前没听说过啊。我想了想，这问题还真不是三言两语能说清的。光伏防雷器的历史，其实跟整个防雷技术的发展是绑在一起的。

我自己做防雷这行也有十来年了，看着这个行业一点一点变过来的。今天就聊聊光伏防雷器的发展史，从最早的避雷针，到现在光伏系统专用的直流浪涌保护器，中间经历的这些变化。

最早的时候：避雷针就够了

说到防雷，最早能追溯到1752年富兰克林那根避雷针。那时候大家的想法很简单——雷劈下来，我用根金属棒把电引到地里去就行了。这个思路在两百多年里一直是主流。

问题是，避雷针只能防直击雷。你房子不挨雷劈了，但雷打在旁边，产生的感应过电压顺着电线跑进屋里，照样能把设备打坏。这个事儿在电力系统普及之后越来越明显。

到了20世纪初，电网越来越密，变电站里的变压器动不动就被不知道哪来的过电压打坏。工程师们坐不住了，寻思着除了避雷针，总得再加点啥。

1900年代初期，人们搞出了最简单的浪涌保护装置——火花间隙。两根靠得很近的金属棒，电压太高了就击穿空气放电，把过电压引到地上去。

这东西结构简单，但问题也大：击穿电压不稳定，放电完了还不能自己灭弧。用在电力系统还行，低压场合根本没法用。

到了1930年代，碳化硅阀片被发明出来，这算是个大进步。它的电阻会随电压变化——电压高的时候电阻变小，把能量泄放掉；电压恢复正常了电阻变大，切断续流。这个原理，现在的压敏电阻还在用。

再到1970年代，氧化锌压敏电阻（MOV）出现，直接改变了整个行业。MOV的响应速度比碳化硅快得多，伏安特性也更优异，而且体积小、成本低，这才让浪涌保护器真正走进民用和工业领域。

同期，气体放电管（GDT）也发展起来了，专门对付信号线和通信线路的雷击防护。

光伏发电不是新东西，早在上世纪50年代就有了。但那时候太阳能电池板太贵，也就是卫星上用用，地面基本没人用。地面电站大规模铺开，是2000年以后的事情了。

早期的光伏电站，大家也没怎么考虑防雷的事。板子装屋顶上，逆变器装屋里，线一接完事儿。结果问题来了——

光伏板装在屋顶、地面、山坡上，这些地方本来就是雷击高发区。雷打在板子上或者附近，直流侧的过电压顺着电缆一路冲进逆变器，IGBT模块、电容一串一串地炸。

我自己就见过好几个案例。有个山东的光伏电站，装了不到半年，一场雷雨过后，5台逆变器坏了3台。厂家过来一看，全是浪涌打坏的。那时候大家的普遍反应是：光伏还得专门防雷？

也就是2010年以后，光伏装机量哐哐往上涨，光伏直流防雷才真正成为一个专门的细分领域。

跟交流系统比，光伏直流防雷有几个绕不开的难点：

第一，直流电弧难灭。 交流电有自然过零点，电弧到零点自己就灭了。直流没有过零点，一旦起弧就持续燃烧，所以直流SPD内部必须加特殊的灭弧装置。

第二，电压等级高。 家用光伏一般是600V或1000V直流，大型电站甚至到1500V。这么高的直流电压，对MOV的老化速度影响很大。

第三，长期施加直流电压。 光伏板白天一直有电，SPD长期承受直流电压，MOV的老化比交流系统快得多。这也是为什么光伏SPD需要更严格的热脱扣保护。

第四，正负极问题。 交流不分正负，直流系统有正极、负极，SPD的接线方式跟交流完全不一样。

大概2012年左右，国内外厂家才开始推出专门的光伏直流浪涌保护器，不再是拿交流SPD凑合用了。

光伏防雷的标准也是一步步补上的。2000年代初，光伏防雷基本没标准，大家都是参考交流浪涌保护器的IEC 61643。到了2012年，IEC发布了专门针对光伏系统的防雷标准——IEC 61643-31，这才算有了正式的依据。

国内的话，GB/T 18802.31这个标准也基本跟国际接轨了。从2015年以后，光伏项目的技术规范书里才开始明确要求配直流浪涌保护器。

不过说实话，到现在还是有不少中小项目为了省钱，该配的SPD不配，或者弄个便宜的交流SPD凑合顶上????。我以前见过好几个这么干的，后来都老实了。

这几年光伏防雷器进步挺大的：

我们公司做的直流光伏浪涌保护器，就是按照IEC 61643-31标准来设计的，在山东本地几个光伏项目上运行了几年，反馈都还行 ????

我个人觉得，下一步光伏防雷会往这几个方向发展：

不管技术怎么变，核心还是那一条：雷击不可控，但防护可以做好。