農業光伏電站工程中的防雷接地施工技術

周成賢

（中國水利水電第四工程局有限公司，西寧 810000）

1 工程概況

金普惠義龍新區的農業光伏電站項目規劃為50 MWp光伏電站，規劃裝機容量為50.085 MWp，包括光伏區域發電設施的建設和場內外道路交通。光伏區域共計建造19個光伏子方陣，各子方陣容量達2.63 MWp，共有19個逆變器升壓集成器件。該工程重點為光伏區域作業，其中包括光伏區域樁基、場地平整、圍欄、道路、排水、設施基礎等建設項目，構件支撐安裝、電氣裝配等裝配項目，光伏區域的防雷接地，35 kV集電線路等建設。

2 防雷及接地安裝方案

該項目光伏區域的接地安裝主要選取橫向接地帶，帶有垂直接地極的輔助復合接地網，接地體埋藏深度應在0.6～0.8 m。太陽能電池制造商應在太陽能電池組件生產廠家鋁合金框架上預留裝配接地線的螺栓孔洞，在安裝過程中，通過接地電纜將電池部件的鋁合金框架結實地連接到電池部件支架上，全部支架利用等電位和水平接地帶進行連接，同時，按照當場土質狀況挑選適宜的位置，將熱鍍鋅圓鋼用作垂直接地極，垂直接地極埋藏深度不可低于2.5 m。接地體間的焊接點需采取防腐措施，太陽能電池陣列的接地電阻不超出4 Ω。剩余設施的接地方式為：箱式逆變集成機的主干道和接地網進行牢固的連接。為有效防止太陽能電池陣列、供配電系統、電纜、高架送電線路間的地面電位反擊，將降低每個體系間的電位差，等電位連接在同一保護區和發電站區域的交界位置。

3 防雷接地施工技術

3.1 接地裝置的選擇

1）采用接地極接地方式，接地裝置采用鋼結構。接地裝置的導體切面應滿足熱穩固與機械強度的標準。

2）外部接地線采用40 mm×4 mm的熱鍍鋅扁鋼。接地裝置的鋪設規定：接地裝置具體有接地體、接地干線以及分支線。接地體上端掩埋標高需滿足設計要求。無設計要求時，不應低于0.7 m。鋼質接地體需與接地設備保持垂直狀態。除了接地體之外，接地體出線的垂直位置與接地裝置的焊接部位應采取防腐措施；將表層銹跡和焊接部位存留的焊藥進行處理后便可采取防腐措施。接地可能具有相互屏蔽效應，垂直接地體的距離不可低于其長度的2倍。設計時若沒有做具體要求，則不應低于5 m。

3）為了避免接地出現機械損壞及化學反應，接地線貫穿墻壁、樓層及地坪位置時，應增設鋼管或具備堅固性的防護套，對于出現化學腐蝕的位置，必須進行防腐處理。為保證接地牢固，接地干線應通過不同的兩個或多個點與接地網進行連通，不允許將多個需要串聯接地的電氣設備連接在一根接地線上。覆蓋接地體的填充土壤中不可夾雜石塊及施工垃圾等；外運土質不可具有強腐蝕性；回填作業需逐層進行夯實。

4）外露接地線表面應涂刷15～100 mm等寬的綠色與黃色條紋。在每根導線的整個長度上或僅在每一段或每一個可觸及的位置上做標記。考慮到將來生產、維護和維修上的便捷，建筑物的接地線入口和維修用臨時接地點應涂上白色底漆，并標注黑色標記。

5）為了避免零序保護誤操作，當電線穿過零序電流互感器時，電線端的接地線必須穿過零序電流互感器后進行接地；從電纜頭經過零序電流互感器的一段電纜金屬護套與地線必須進行接地絕緣。在保障變壓器接地穩定的前提下，將接地的變壓器和接地網直接進行連接，必須通過單個的接地線操作。

3.2 人工接地體（極）安裝

按照圖紙規范的數量，將材料進行加工，材料通常利用鍍銅圓鋼進行切割，其長不小于2.5 m。依據土壤條件將管道的一頭制作成相應的尺寸，并打入地內，如果是軟土，可將其切割成斜面狀。為防止在驅動管道時因受力不均勻而導致歪斜，還可以加工成平頭；當土壤非常堅硬時，尖端可以加工成圓錐體。

3.3 挖溝

按照圖紙規定，應測量接地體（網絡）的線路并彈線，該線路利用PC60液壓反鏟開挖，開挖深度為0.6～0.8 m，上部溝稍寬，如果底部有石塊應及時移除。

3.4 安裝接地體（極）

溝槽開挖完成后，馬上裝配接地樁與鋪設接地鍍銅鋼筋，避免土方塌落。首先，將接地樁置于溝槽中線上，將其打入地面，通常使用手錘敲擊，一人手扶接地樁，另一人用大錘敲擊樁體頂端。為避免打劈接地鋼管，將接地管端加保護管帽蓋住。利用手錘敲擊接地管時應保持平穩，要敲擊接地管中心位置，禁止打偏，必須使接地體與地面維持垂直狀態，接地樁上端距地面60 cm時終止敲打。

3.5 接地體間的扁鋼敷設

鋪設前，應將鍍銅鋼筋拉直，然后將扁鋼放入溝槽中，按順序用電焊焊接鍍銅鋼筋和接地樁。鍍銅鋼筋和接地樁之間距離接地樁最高點大概10 cm。焊接前扁鋼應拉直，焊接完成后清理焊藥，并涂刷防腐漆進行防腐，同時接地線伸到合適位置，保留充分的連接長度，方便使用。接地樁（線）的連接采取焊接方式，焊接位置的焊縫應飽滿，并具有充分的機械強度，嚴禁出現夾渣、咬肉、裂痕、虛焊、氣泡等缺點，清理焊接位置的焊藥后，涂刷防腐漆進行防腐。

使用搭接電焊，焊接長度要求：鍍銅圓鋼焊接長是其直徑的6倍，且進行兩面焊接作業（直徑異同時，焊接長將直徑大的作為標準）。為保證鍍銅鋼筋和鍍銅鋼棒焊接牢固，還應在緊貼位置兩邊采取焊接。

3.6 核驗接地體（線）

接地體連接完成后，應申報監理單位展開隱蔽檢查。接地體（線）的材質、位置、焊接質量及接地體（線）的切面大小必須達到設計和施工驗收規范要求，驗收合格后便可進行回填。利用裝載機結合人工回填土方，并去除土壤中的石子，采取凈土逐層夯實回填法。最后在檢測記錄上填寫接地電阻遙測值。

4 現場試驗

4.1 試驗要求

該項目接地網建設結束后，必須將連接位置的接地網采取連貫性測試。光伏區域總接地網鋪設結束后，對總接地網的接地電阻執行測試。

接地網間的連貫性測試后，連接位置的測試必須達到DL/T 475—2017《接地裝置特性參數測量導則》[1]中“良好狀態”的標準。

接地網間的連貫性測試和接地網接地電阻測試，必須執行DL/T 475—2017《接地裝置特性參數測量導則》。接地網接地電阻必須通過異頻電流法展開測試，電流-電壓表適合利用三極法進行布極。

4.2 接地連通性試驗

采用直流電壓表法，在接地網中相鄰部位的電氣設施的接地線之間連接1～2 A電流，測試它們之間的電壓降。當數據明顯過大（顯著差異）時，找出原因并進行處理。

主接地網工頻接地電阻測試方法，采取電流-電壓表的三極法，三極法接線圖如圖1所示。

圖1 三極法原理

4.3 測試程序

明確場區的等值直徑為D，通常取d13=d12≥2D，夾角θ=30°。

根據以上接線方法及場區距離要求，應安裝接地電流極、電壓極、導線、試驗交流電源、測量電壓表和電流表等，檢查后應增加外部交流電源，提取電流及電壓數據，計算測量接地電阻，并與規劃接地電阻數據進行對比，看其是否滿足需求。同樣，更改電壓、電流極的位置，再測量兩次接地電阻。

按照測量數據，將接地電阻數據進行計算和比較，若3次測量的數據相近，那么輔助電壓極是適宜的，測量結果和規劃標準再一次進行對比，若測量電阻小于或等于規劃標準的電阻，說明所有接地體系接地電阻達標。

5 防雷接地系統施工質量控制要點

5.1 防雷接地系統施工的質量預控

應認真審核設計圖。施工人員應對建筑施工圖進行具體分析，根據設計圖紙掌握詳細的建筑內容，同期將施工中的構造和裝置進行詳細的分析，必須足夠理解設計中的相關說明，找出設計中存在的問題。目前，施工單位不遵守規范及設計圖紙進行施工的現象時有發生，容易產生施工錯誤。倘若建筑企業缺乏經驗，很容易因工序（順序）協調不當而導致施工失誤和遺漏。一般有接地勘測位置漏焊、焊接部位未涂防腐漆、焊接連接面不足、接地體系掩埋深度不足、由于結構柱（墻）主筋整頓、防雷引下線鋼筋連接和焊接有誤等原因。各種專業管線的碰撞和矛盾已成為施工圖中經常出現的問題。

5.2 施工的質量控制

用于防雷接地的材料有鍍鋅角鋼、圓鋼、扁鋼、銅包鋼、石墨等，主要控制內容是檢查材料合格證與試驗報告及檢驗材料尺寸。在施工監理過程中，施工人員將普通鋼材替代鍍鋅材料，或者選取型號、尺寸和圖紙不相符的材料，并以小代大，如果發現這種現象必須予以糾正。通過鍍鋅材料接地的扁鋼進行連接時，必須注意鍍鋅扁鋼的搭接寬度應不小于其寬度的2倍或圓鋼寬度的6倍，同時確保最少焊接三邊，且焊接部位的焊渣必須清除，使用瀝青做好相關防腐措施，建筑地線和銅包鋼接地極必須采用專業的接頭進行連接，非帶電金屬外殼設備根據設計規定進行接地；變壓器必須最少有兩個接地位置。

5.3 關鍵部位和工序的質量控制

1）接地體系裝配在建設當中是首要環節。針對接地極和接地線的焊接、防雷引下線及接地網的焊接，必須根據電氣圖紙與接地位置逐個展開審查，同圖紙和要求不一致的必須整改，嚴禁隱藏。所有接地網焊接結束后，立刻采用電阻表將接地電阻值進行測量，確定其是否達標。若電阻值不符合要求，將重復檢測焊接質量，或者根據設計標準補充手動接地裝置。

2）對于以柱鋼筋為引上線的地網，施工人員應按各層中心線標記各柱位置及鋼筋焊接根數展開施工，避免漏焊和錯位焊接以及焊接長度和質量不符合規范要求等。仔細檢驗上引接點鋼筋的焊接質量，并對焊接引線進行定位和標記，避免錯誤地將主筋焊接到上層，形成接地中斷的誤差，尤其是結構變換層，因為柱鋼筋的調節，防雷引下線容易因焊接柱內主筋而錯焊、漏焊，需再次驗證審核。

3）防雷條支架的裝配應和土木工程緊密配合，當防雷帶和接地連接線貫穿伸縮縫和沉降縫時，需做成半圓形，此舉不僅能維持線路工整，還可在變形時避免防雷條、接地主線拉斷，有效進行防雷接地。防雷接地的安全直接受防雷條作業影響。應對防雷條加大監控力度：首先其尺寸必須滿足設計標準，安裝結實穩固，利用標準規定直徑的鍍鋅圓鋼和構造柱內主筋作為防雷引線，確保使用材料大小、搭接范圍、焊接質量、支架之間距離等滿足規范要求；其次，屋頂端裝配的防雷網、建筑體頂端的防雷條、金屬物體必須焊接成一個整體。仔細檢查等電位焊接和設計中標明重復接地的位置，達標后，施工方才可進行后面的工序。

6 結語

防雷接地體系的建設質量對于保證光伏電站項目的安全至關重要，應根據光伏電場所處的地理位置、工程實際情況進行接地方案設計，使用新興的科學技術、新型材料，以及有效防雷措施對光伏電場的防雷接地進行施工。