內蒙古光伏發電站防雷檢測技術探討

金師

（呼和浩特市氣象局，內蒙古 呼和浩特 010020）

隨著全球性傳統能源短缺、氣候變暖和環境污染等問題日益突出，各國政府加大了對包括太陽能在內的各種新能源的政策扶持力度。隨著國家太陽能補貼電價等配套扶持政策的出臺及太陽能電池組件價格的不斷下跌，太陽能發電項目的經濟性有了顯著的提高，內蒙古自治區太陽能電站開發企業的開發建設意愿越來越強烈。根據內蒙古電力行業協會公布的統計數據，截至2017年11月，內蒙古太陽能發電裝機規模累計達到太陽能7.307 8×106kW，同比增長16.15%.

1 光伏發電站防雷裝置檢測現狀

1.1 太陽能資源分布情況

根據美國宇航局NASA數據庫氣象資料統計，我區太陽能資源較豐富，太陽能總輻射為1 331～1 722 kW·h/（m2·年），僅次于西藏，居全國第二位。全區太陽能資源分布特點是自東向西南遞增，阿拉善盟、鄂爾多斯市和巴彥淖爾市等地區太陽能資源較好，尤其是阿拉善盟額濟納旗，太陽能資源最為豐富。

1.2 雷電易發區區劃

根據內蒙古自治區氣象局發布的《內蒙古自治區雷電易發區域及其防范等級劃分》，將內蒙古劃分為5個區域，大體上呈中部高兩邊低的情況，其中，極高易發區、高易發區、較高易發區、中易發區、一般易發區分別占內蒙古自治區總面積的3.89%，20.35%，44.63%，13.01%，18.12%，較高以上易發區接近70%.

1.3 防雷檢測現狀

盡管目前內蒙古各類光伏發電站的光伏方陣、建（構）筑物、機電設備及各種設施等不同程度地采取了相關的防雷措施，并按照國家法律法規要求定期開展了防雷檢測工作，但具體的防雷裝置檢測流程與實際操作卻并不相同，手法各異，在對防雷裝置安全性能進行設計、施工質量驗收、定期檢測和隱患整改時，對國家相關的防雷技術標準理解角度也并不一致，給工作帶來極大的不便。而內蒙古光伏發電站同時具備山地、平原、草地等環境特征，相關設施有其特殊的防雷要求，檢測難易程度差距很大。本文在此基礎上，結合平時對光伏電站的防雷檢測經驗，希望能找出較為合適的檢測流程，提高內蒙古光伏發電站的防雷檢測效率，最大限度地預防和減少雷電災害造成的危害和損失，有效保障光伏發電站的安全運營。

2 光伏發電站的防雷裝置檢測

光伏電站所涉及的防雷裝置一般包括接閃器、引下線、接地裝置和過電壓保護裝置。檢測時按照檢測的實際情況，又一般把整個光伏發電站分為光伏組陣區和場站區，由于場站區主要建（構）筑物為升壓站和綜合站房，與一般的發電廠區別不大，在此主要討論光伏組陣區的防雷檢測。

2.1 光伏組陣區的接閃器檢測

相比于一般建（構）筑物，光伏組陣區的接閃器更為單一，大部分光伏發電單元的接閃器都由光伏方陣框架、支架上的接閃針或帶組成。內蒙古光伏電發電單元一般設置在空曠的空地或者大型溫室頂部，總體高度較低，檢測人員不必登高就可以接觸其實體，檢測難度較小。值得注意的是，有的光伏組件由金屬支架固定后，下部利用可調節選裝設備連接在底座上，旋轉設備都為螺栓連接。長時間暴露在空氣中，連接部位極易銹蝕，其接地電阻與底座相差較大，最多可達幾十歐姆以上，所以檢測時應注意光伏組件連接方式，必要時可加大工作量，利用等電位測試設備檢測連接部位。

2.2 光伏組陣區的引下線檢測

裝設在屋面的光伏組件的引下線一般為專設引下線，其材料為熱鍍鋅圓鋼或扁鋼，檢測時應注意其間距是否符合所在建筑的引下線間距要求。

裝設在地面的光伏組件的引下線一般會利用其本身金屬支架或者另行明敷。檢測時應注意其材質是否符合《光伏發電站防雷技術要求》GB/T 32512—2016中附錄A的要求。與建筑物不同的是，構筑物的接閃器或者引下線的支架都是鋼結構本身或者金屬支架，所以要對各支架的間距進行測量，看其是否符合表1要求。

表1 明敷接閃導體和引下線的固定支架間距

2.3 光伏組陣區的接地裝置檢測

光伏組陣區的接地裝置與一般建筑的接地裝置沒有特別不同的地方，只不過規模較大，其接地干線往往有幾千米甚至幾十千米長，都由人工接地體組成。如果接地裝置連接良好，接地電阻值不會很高，單純的光伏發電站光伏方陣接地裝置的工頻接地電阻不宜大于10 Ω，高電阻地區（電阻率大于2 000 Ω·m）最大值不高于30 Ω。在測試儀器選用上，建議用大型地網接地電阻測試儀測量，因為接地裝置體量較大時，受外界干擾較大且對測試電流有較高要求，普通的接地電阻測試儀不能達到其要求。測試時，應區分接地電阻測試和接閃器、引下線、接地體之間的連接測試。

表2 電涌保護器連接導體最小截面

2.4 光伏組陣區過電壓保護裝置檢測

光伏組陣區的過電壓保護裝置一般會安裝在匯流箱和逆變器箱內，多由生產廠家集成安裝。為了減少光伏組件與逆變器之間連接線，也為了方便維護，提高可靠性，目前較多企業使用的是光伏防雷匯流箱，它主要由SPD、太陽能正極輸入和短路器、太陽能負極和負極匯流段子、直流正極匯流端和接地裝置組成。對其進行檢查時，首先應看運行狀態是否正常，主要方法是對照說明書看其指示燈情況；其次檢查熔斷器，防止熔斷器熔斷后電池板處于開路狀態，光伏電池電能不能輸出；最后看其輸入線和輸出線的截面積是否符合表2要求。

特別需要注意的是，檢測設備時，應注意輸入、輸出均可能帶電，防止觸電或損壞其他設備。

2.5 其他注意事項

由于光伏發電站的特殊性，相對于其他檢測時，其自然環境比較復雜，所以檢測時應對檢測人員的著裝和保護措施加以規定，安全帽和工作服是必不可少的，檢測鞋盡量選取高幫防滑的工作靴，以保護檢測人員。另外，檢測時應注意區分項目需要檢測還是檢查，工作時應有電廠工作人員陪同，特別是首次檢測時必須詢問整體防雷裝置的隱蔽工程情況。在對匯流箱、逆變器進行檢測、檢查時，首先應看其是否帶電，以防引起不必要的事故。

3 總結與期望

根據國家氣象局風能太陽能評估中心劃分標準，內蒙古南部屬太陽能資源一類地區，資源豐富，全年輻射量在6 700～8 370 MJ/m2，相當于230 kg標準煤燃燒所發出的熱量。根據內蒙古自治區發展和改革委員會編寫的《內蒙古自治區2013—2020年太陽能發電發展規劃》，到2020年，內蒙古太陽能發電裝機規模將達到6 000 MW。相對應的，光伏發電站防雷檢測需求也會大量增長。為了更好地開展此項服務，不僅需要各地氣象防災機構的全力保障，還需要社會各類防雷檢測機構的大力配合。不僅如此，還需要規范檢測市場，加強對檢測工作事前事后的監管，保證發電站的各項工作安全運行。

［1］中國中元國際工程公司，五洲工程設計研究院，中國氣象學會雷電防護委員會，等.GB 50057—2010建筑物防雷設計規范［S］.北京：中國標準出版社，2010.

［2］上海市防雷中心，安徽省防雷中心，天津市中力防雷技術有限公司，等.GB/T 21431—2015建筑物防雷檢測規范［S］.北京：中國標準出版社，2015.

［3］中電電氣（南京）太陽能研究院有限公司，協鑫光伏系統有限公司，四川中光防雷科技股份有限公司，等.GB/T 32512—2016光伏發電站防雷技術要求［S］.北京：中國標準出版社，2016.

［4］鐘穎穎，束建，朱愷，等.太陽能光伏發電站防雷技術探討［J］.電瓷避雷器，2012（2）：100-105.

［5］金師.呼和浩特市地區雷電防護研究［D］.呼和浩特：內蒙古大學，2012.