光伏發(fā)電站防雷裝置檢測(cè)分析

儂耀輝

摘要：風(fēng)能、太陽能等清潔能源有效地規(guī)避了傳統(tǒng)燃煤發(fā)電污染環(huán)境的弊端，因此受到社會(huì)大眾的青睞，近些年也得到飛速發(fā)展。目前，我國(guó)已經(jīng)擁有大量光伏發(fā)電站，且還有多個(gè)光伏電站項(xiàng)目正在籌備中。由于光伏發(fā)電站建筑位置的特殊性以及設(shè)備自身的特點(diǎn)，極易遭受雷擊，影響電站正常運(yùn)轉(zhuǎn)。防雷裝置是建設(shè)光伏發(fā)電站必不可少的重要組成部分，確保防雷裝置工作性能，對(duì)于確保光伏發(fā)電站可靠運(yùn)行具有重要意義。因此本文就光伏發(fā)電站防雷裝置檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電站；防雷裝置；性能檢測(cè)；

引言

由于光伏發(fā)電站自身特點(diǎn)及其安裝地理位置特殊性，因此經(jīng)常會(huì)遭受閃電雷擊等自然災(zāi)害，如若未能采取必要措施應(yīng)對(duì)極有可能導(dǎo)致站內(nèi)設(shè)備損毀，嚴(yán)重的甚至可能威脅到站內(nèi)人員生命安全。防雷保護(hù)裝置可以確保發(fā)電站在遭受雷擊時(shí)依然可以處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，避免站內(nèi)設(shè)備損壞，確保供電可靠性。而針對(duì)防雷裝置開展的檢測(cè)工作可以及時(shí)檢查出潛在設(shè)防雷備質(zhì)量缺陷，并及時(shí)進(jìn)行更換或者修復(fù)，從而保證整個(gè)光伏發(fā)電站的安全運(yùn)行。由此可見，防雷裝置檢測(cè)工作十分關(guān)鍵，需要引起相關(guān)部門的關(guān)注。

1.光伏發(fā)電站系統(tǒng)組成

光伏陣列區(qū)、升壓站是構(gòu)成光伏發(fā)電站的重要組成部分。光伏發(fā)電站主要工作原理為，光伏陣列將所采集到的太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，并通過直流配電柜對(duì)所有直流電進(jìn)行匯集，隨后通過逆變器以及變壓器的逆變、升壓將電能傳遞至中高壓電網(wǎng)，由電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度使用。光伏發(fā)電站的升壓站主要包含變電設(shè)備、主控室、配電室以及其它附屬設(shè)施等等。而光伏陣列區(qū)則包括光伏匯流箱、光伏陣列、箱式逆變器以及箱式變壓器幾個(gè)部分。

光伏陣列主要由多個(gè)光伏組件依據(jù)一定的電氣連接方式以及特定的章程結(jié)構(gòu)而組成的直流發(fā)電單元；匯流箱的應(yīng)用可以將多個(gè)光伏組件線路進(jìn)行合理配置連接，并對(duì)電流進(jìn)行匯聚處理，通常為了保證匯流箱的可靠性，避免其損壞，往往會(huì)在匯流箱內(nèi)增加熔斷器以及電涌保護(hù)設(shè)備；箱式逆變器內(nèi)部配有逆變柜、交流配電柜以及通訊設(shè)備等。而箱式升壓變壓器則可以將逆變器中得到的交流電進(jìn)行升壓，以便為更高層次升壓做好準(zhǔn)備。

2.防雷裝置檢測(cè)要點(diǎn)分析

光伏發(fā)電站陣列區(qū)光伏組件直擊雷防護(hù)主要依賴組件自身金屬架構(gòu)來接閃并引下，因此實(shí)際在對(duì)其進(jìn)行防雷檢測(cè)往往與陣列區(qū)等電位檢測(cè)同時(shí)開展。

2.1光伏陣列區(qū)接地電阻檢測(cè)

如前文所述，光伏陣列區(qū)主要包括光伏陣列、變壓器、逆變器等設(shè)備，且所有設(shè)備均使用同一個(gè)接地系統(tǒng)。該接地系統(tǒng)主要分為人工接地體與自然接地體兩個(gè)部分。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于光伏發(fā)電站光伏陣列區(qū)實(shí)測(cè)接地電阻值應(yīng)當(dāng)不高于4歐姆。現(xiàn)場(chǎng)開展檢測(cè)時(shí)還應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行參考，如若圖紙要求等級(jí)更高則應(yīng)當(dāng)依據(jù)圖紙要求進(jìn)行測(cè)試。

為了進(jìn)一步確保測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性，可以基于三極測(cè)量法，使用測(cè)試電流較高的《大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試》設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。而在測(cè)量時(shí)將電壓極隨著被測(cè)接地設(shè)備與測(cè)量用電流極之間連接方向移動(dòng)3次，移動(dòng)距離以dGC的百分之五為宜，從而能夠可靠的確定零電位區(qū)域。如若實(shí)際測(cè)量中誤差結(jié)果明顯高于百分之五，則可將用電極位置設(shè)定在中間位置。光伏陣列區(qū)往往面積比較大，且不同位置環(huán)境因素也有所不同，因此dGC選擇（4-5）D值往往比較難。而如若此時(shí)土壤電阻率較為平均，則dGC可以選擇2D，而dGP則可以選擇D值；如若土壤電阻率并不均勻，則dGC可以選擇3D，而dGP則可以選擇1.7D值。

2.2光伏陣列區(qū)等電位檢測(cè)

為了避免雷擊對(duì)站內(nèi)設(shè)備以及人員造成損害，光伏陣列區(qū)中所有建筑物金屬構(gòu)件與正常非帶電設(shè)備金屬外殼都應(yīng)當(dāng)基于等電位端子或者直接和接地系統(tǒng)進(jìn)行有效連通。包括變壓器、逆變器、太陽能電板金屬框、匯流箱金屬外殼以及光伏組件金屬支架等均為陣列區(qū)以及建筑物構(gòu)件。而箱式逆變器與變壓器的技術(shù)外殼應(yīng)當(dāng)依據(jù)就近原則與附近接地系統(tǒng)可靠接通，變壓器以及逆變器內(nèi)部的電氣設(shè)備則與其金屬外殼保持連接。匯流箱、太陽能電板金屬外框、鎧裝線纜屏蔽層以及光伏組件電氣連接，各排光伏組件的技術(shù)固定件之間應(yīng)當(dāng)進(jìn)行有效電氣連接。上述各個(gè)部分之間的連接材料以及最小面積、接閃器的光伏組件金屬外框材質(zhì)與最小規(guī)格等參數(shù)均應(yīng)滿足國(guó)標(biāo)GB50057-2010相關(guān)要求規(guī)定。

2.3電涌保護(hù)器檢測(cè)

為了避免雷擊以及其它因素導(dǎo)致線路電壓過高，從而影響站內(nèi)設(shè)備正常運(yùn)行等情況出現(xiàn)，往往在下述特定位置配備了專業(yè)電涌保護(hù)設(shè)備即SPD，對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效保護(hù)。光伏匯流箱內(nèi)往往需要安裝直流電涌保護(hù)、逆變器交流輸出位置會(huì)配備交流電涌保護(hù)、箱式逆變器中逆變器的直流輸入位置會(huì)安裝直流電涌保護(hù)、而箱式變壓器低壓輸出端則會(huì)安裝交流電涌保護(hù)等等。在對(duì)電涌保護(hù)工作性能進(jìn)行檢測(cè)過程中，需要對(duì)各個(gè)連接線的連接可靠性、壓敏電壓值、漏電流大小等進(jìn)行逐一排查。尤其是當(dāng)首次對(duì)電涌保護(hù)進(jìn)行檢查時(shí)務(wù)必依據(jù)電涌保護(hù)工作性能以及能量配合等進(jìn)行綜合分析。

2.4升壓站檢測(cè)

對(duì)升壓站大地網(wǎng)接地電阻、接觸電勢(shì)以及跨步電壓等進(jìn)行有效測(cè)量，并對(duì)升壓站地網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)格化處理，以便后期針對(duì)性的編制升壓站地表電位圖；對(duì)變電設(shè)備和接地端子的連接可靠性進(jìn)行排查。升壓站接地電阻設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)與圖紙相符，通常以不高于1歐姆為宜，而諸如高山站等有地理位置以及地形環(huán)境等的約束，因此可將電阻值放大至4歐姆。此外，繼保中控室各個(gè)屏柜、設(shè)備、技術(shù)門窗、線槽以及機(jī)房LEB等也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要測(cè)試。

對(duì)升壓站建筑物接閃器、接地端子以及接地測(cè)試卡之間的連通情況進(jìn)行排查，對(duì)建筑物里面的中控繼保室、各配電箱以及MEB等和接地網(wǎng)系統(tǒng)接地端子連接可靠性進(jìn)行排查。對(duì)安置在變配電室低壓柜中的第一級(jí)SPD以及安置在每個(gè)二級(jí)配電箱的第一級(jí)SPD與作為第三級(jí)精細(xì)化保護(hù)的SPD工作參數(shù)指示、運(yùn)行工況、安裝規(guī)范等進(jìn)行檢查，并檢測(cè)敏感電壓與漏電流參數(shù)。

3.結(jié)束語

隨著環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，人們逐漸意識(shí)到太陽能等一類清潔能源的重要性。相關(guān)研究預(yù)測(cè)二十一世紀(jì)太陽能發(fā)電技術(shù)將成為重要能源形式，將取代傳統(tǒng)能源方式成為世界主要供能方案。光伏發(fā)電站防雷檢測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題并及時(shí)排除，提高供電可靠性。在開展檢測(cè)時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)發(fā)電站整個(gè)工作原理與設(shè)備構(gòu)成有詳細(xì)了解，并依據(jù)相關(guān)規(guī)范分區(qū)域開展防雷設(shè)備檢測(cè)工作。對(duì)于升壓站進(jìn)行檢測(cè)時(shí)可以采用地網(wǎng)區(qū)域網(wǎng)格化的方式，從而得到較為詳細(xì)全面的電位分布曲線。而對(duì)于光伏陣列進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以依據(jù)先獨(dú)立后連通的方式逐步進(jìn)行，確保檢測(cè)效率與檢測(cè)質(zhì)量。

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（作者單位：紅河州氣象局）