農(nóng)業(yè)光伏電站工程中的防雷接地施工技術(shù)

苗國(guó)榮，張紹龍，李 巖

唐山市氣象局，河北唐山 063000

作為一種清潔能源發(fā)電方式，農(nóng)業(yè)光伏電站是解決能源供應(yīng)和環(huán)境污染問(wèn)題的重要手段。隨著電力系統(tǒng)和電站規(guī)模的擴(kuò)大，電站的安全性和可靠性變得尤為重要。防雷接地施工技術(shù)旨在保障電站在雷電天氣下排除雷電對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的危害，確保電站正常運(yùn)行，關(guān)鍵步驟包括選擇合適的接地裝置、合理埋藏接地體、優(yōu)化接地線(xiàn)路和防腐措施。農(nóng)業(yè)光伏電站的特殊性使防雷接地工程更加復(fù)雜，因此在使用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)需要綜合考慮地理環(huán)境、氣象條件和電站結(jié)構(gòu)等多個(gè)因素。

1 農(nóng)業(yè)光伏電站工程防雷接地施工技術(shù)

1.1 接地裝置的選擇和要求

在農(nóng)業(yè)光伏電站的防雷接地施工中，接地裝置的選擇和要求至關(guān)重要，直接影響電站的防雷和安全性能。接地裝置包括接地極、接地線(xiàn)或接地網(wǎng)。接地極引導(dǎo)雷電電流入地下，由金屬制成并埋藏在地下；接地線(xiàn)連接設(shè)施，確保共享相同電位；接地網(wǎng)是大型接地系統(tǒng)，提供廣泛的防雷保護(hù)。其中，接地裝置需符合國(guó)家、地方標(biāo)準(zhǔn)和電站設(shè)計(jì)要求，包括材料、尺寸和規(guī)格的選擇，以確保導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度；導(dǎo)體切面應(yīng)符合熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，以有效分散電流并降低接地電阻；焊接質(zhì)量和連接方式也需符合標(biāo)準(zhǔn)，確保其可靠性、穩(wěn)定性。

1.2 外部接地線(xiàn)的使用

在農(nóng)業(yè)光伏電站的防雷接地施工技術(shù)中，外部接地線(xiàn)的使用是一項(xiàng)關(guān)鍵措施，旨在確保各個(gè)設(shè)施之間的電位一致，有效地分散和引導(dǎo)雷電電流，降低雷電沖擊對(duì)電站的影響。外部接地線(xiàn)通常采用熱鍍鋅扁鋼，其尺寸通常為40 mm×4 mm。這種扁鋼具有足夠的導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度，可以有效地傳導(dǎo)雷電電流，并且耐腐蝕性能較好。在使用外部接地線(xiàn)時(shí)，需要注意以下3個(gè)方面的要求。

第一，外部接地線(xiàn)的鋪設(shè)規(guī)定應(yīng)嚴(yán)格按照電站的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。接地線(xiàn)應(yīng)連接到各個(gè)設(shè)施的金屬部件，以確保每個(gè)設(shè)施共享相同的電位。連接點(diǎn)的位置和數(shù)量應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行合理布置，以形成一個(gè)有效的接地網(wǎng)絡(luò)。

第二，外部接地線(xiàn)需嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接和連接。焊接時(shí)，應(yīng)確保焊接點(diǎn)飽滿(mǎn)，沒(méi)有夾渣、咬肉、裂痕、虛焊、氣泡等缺陷，以保證焊接的可靠性和穩(wěn)定性。

第三，焊接完成后，應(yīng)清理焊接位置的焊渣，并涂刷防腐漆進(jìn)行防腐處理，以延長(zhǎng)接地線(xiàn)的使用時(shí)間[1]。

1.3 人工接地體(極)的安裝步驟

在農(nóng)業(yè)光伏電站的防雷接地施工技術(shù)中，人工接地體(極)的安裝是關(guān)鍵步驟之一，它直接影響著電站的防雷性能和安全性。

第一，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和電站布局，確定人工接地體(極)的數(shù)量和位置。接地體(極)的數(shù)量應(yīng)滿(mǎn)足電站的防雷需求。同時(shí)，要合理選擇位置，以確保全面覆蓋電站區(qū)域。此外，還要考慮地形、土壤條件和雷電風(fēng)險(xiǎn)因素。

第二，準(zhǔn)備接地體(極)的材料和設(shè)備。接地體(極)通常由鍍銅或鍍鋁的鋼材制成，長(zhǎng)度通常不小于2.5 m。接地體(極)的頭部可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行加工，以適應(yīng)不同的土壤類(lèi)型。此外，還需要手持電錘、保護(hù)管帽、焊接設(shè)備等工具和材料。

第三，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和測(cè)量，確定接地體(極)的具體位置。在確定位置后，使用電錘將接地體(極)打入地面。通常情況下，一人手扶接地體(極)，另一人用大錘敲擊樁體頂端。為防止接地管端受力不均勻?qū)е峦嵝?，可以?duì)接地體(極)進(jìn)行加工，使其頂端平頭或斜面狀。如果遇到堅(jiān)硬的土壤，可以將接地體(極)的尖端加工成圓錐體，以便打入地下。

第四，接地體(極)打入地下后，應(yīng)確保其與地面保持垂直狀態(tài)，并且距離地面的高度應(yīng)保持在60 cm左右。這一步驟的關(guān)鍵是確保接地體(極)與地下土壤充分接觸，以提高接地效果。

1.4 挖溝和施工深度

在農(nóng)業(yè)光伏電站的防雷接地施工技術(shù)中，挖溝和施工深度的確定是確保接地體(極)有效埋藏于地下，以提供良好接地效果的重要步驟。

第一，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際情況合理規(guī)劃挖溝的位置、深度。通常情況下，挖溝的深度應(yīng)在0.6～0.8 m之間，可以確保接地體(極)能夠埋藏在足夠深的土層中，以獲得良好的接地效果。挖溝的寬度和形狀也應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范，以容納接地體(極)的安裝和連接。

第二，在挖溝的過(guò)程中，應(yīng)特別注意土壤的性質(zhì)和可能存在的障礙物，如石塊或根系。如果在挖掘過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有石塊等障礙物，應(yīng)及時(shí)將其清除，以確保接地體(極)可以埋藏在土壤中，而不受到任何干擾。挖溝的底部也應(yīng)夯實(shí)，以確保接地體(極)能夠穩(wěn)固地安裝在土壤中。

第三，挖溝完成后，需要立即裝配接地樁和鋪設(shè)接地鍍銅鋼筋，避免土方塌落[2]。

1.5 扁鋼的敷設(shè)和焊接

第一，確定扁鋼的位置。根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖紙和實(shí)際需求，確定扁鋼的準(zhǔn)確位置。通常，扁鋼會(huì)與電站的支架或其他金屬結(jié)構(gòu)相連接，以確保有效的接地性能。因此，在確定扁鋼的位置時(shí)要注意避免沖刷和損壞，并確保扁鋼與其他接地元件進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接。

第二，準(zhǔn)備扁鋼。在安裝之前，需要對(duì)扁鋼進(jìn)行檢查，確保其表面光滑，無(wú)銹蝕和腐蝕。如果有銹蝕或腐蝕，應(yīng)進(jìn)行清洗和處理，以恢復(fù)其表面的金屬質(zhì)量。扁鋼的長(zhǎng)度和尺寸也應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

第三，敷設(shè)扁鋼。按照設(shè)計(jì)要求和位置將扁鋼準(zhǔn)確敷設(shè)在支架或金屬結(jié)構(gòu)上。通常，扁鋼會(huì)與支架或結(jié)構(gòu)焊接，以確保穩(wěn)固地連接。由經(jīng)驗(yàn)豐富的焊工進(jìn)行焊接，確保焊縫的質(zhì)量和強(qiáng)度。同時(shí)，確保焊接點(diǎn)充分接觸，沒(méi)有松動(dòng)或空隙。

第四，檢查焊縫質(zhì)量。在焊接完成后，應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行質(zhì)量檢查，確保沒(méi)有裂縫、氣孔或其他焊接缺陷。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)修復(fù)并重新檢查，直到焊縫符合要求。

第五，接地測(cè)試和驗(yàn)收。完成扁鋼的敷設(shè)和焊接后，需要進(jìn)行接地測(cè)試，以確保接地系統(tǒng)的性能符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。只有在測(cè)試合格后，才能進(jìn)行接地系統(tǒng)的連接和投入使用。

1.6 核驗(yàn)接地體(線(xiàn))的質(zhì)量

核驗(yàn)接地體(線(xiàn))的質(zhì)量是農(nóng)業(yè)光伏電站防雷接地施工過(guò)程中的關(guān)鍵步驟，可以確保接地系統(tǒng)的可靠性和性能。

第一，核驗(yàn)包括物理檢查和電性測(cè)試2個(gè)方面。在物理檢查中，施工人員應(yīng)仔細(xì)檢查接地體(線(xiàn))的外觀，包括檢查是否有明顯的損傷、腐蝕、松動(dòng)或斷裂。任何損壞或不合格的接地體(線(xiàn))都應(yīng)立即更換，以確保系統(tǒng)的可靠性。此外，還應(yīng)檢查接地體(線(xiàn))的連接是否牢固，無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象。

第二，電性測(cè)試是核驗(yàn)接地體(線(xiàn))性能的重要手段。施工人員應(yīng)使用合適的測(cè)試儀器，如接地電阻測(cè)試儀，來(lái)測(cè)量接地體(線(xiàn))的電阻值。根據(jù)項(xiàng)目的要求和規(guī)范，電阻值應(yīng)在合理的范圍內(nèi)，以確保接地系統(tǒng)具有良好的導(dǎo)電性能。如果測(cè)得的電阻值超出規(guī)定的范圍，就需要采取相應(yīng)的措施，如加強(qiáng)接地體(線(xiàn))的連接、更換不合格的部件等。

第三，應(yīng)注意確保接地體(線(xiàn))與周?chē)寥乐g的良好接觸。如果有任何雜質(zhì)、油污或絕緣物質(zhì)阻礙了接地體(線(xiàn))與土壤的接觸，應(yīng)予以清除和處理，以提高接地效率[3]。

2 防雷接地現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)要求和標(biāo)準(zhǔn)

防雷接地試驗(yàn)應(yīng)符合相關(guān)國(guó)家和地方標(biāo)準(zhǔn)以及項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)范。試驗(yàn)要求應(yīng)在項(xiàng)目規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段明確定義，包括接地電阻測(cè)試、連通性測(cè)試、電流-電壓表測(cè)試等。明確試驗(yàn)要求，以確保測(cè)試的準(zhǔn)確性和可靠性。試驗(yàn)應(yīng)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DL/T 475—2017《接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則》進(jìn)行，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了防雷接地系統(tǒng)的測(cè)試方法和要求。試驗(yàn)應(yīng)針對(duì)不同部位和設(shè)備進(jìn)行，根據(jù)具體情況進(jìn)行針對(duì)性測(cè)試。應(yīng)記錄試驗(yàn)結(jié)果并與規(guī)劃設(shè)計(jì)要求進(jìn)行比對(duì)，以確保接地系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的性能、標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 接地連通性試驗(yàn)

第一，選擇測(cè)試方法。接地連通性試驗(yàn)通常采用直流電壓表法。測(cè)試時(shí)需要在接地系統(tǒng)中的相鄰部位的電氣設(shè)施的接地線(xiàn)之間連接1～2 A的電流，然后測(cè)量它們之間的電壓降。這一測(cè)試方法能夠有效地檢查接地系統(tǒng)的連通性，確認(rèn)各個(gè)部位之間是否建立了良好的電氣連接。

第二，測(cè)試。在測(cè)試開(kāi)始前，需要準(zhǔn)備好測(cè)試儀器，包括直流電壓表、適當(dāng)?shù)碾娏髟?。然后，根?jù)接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和布置，選擇測(cè)試的部位和接地線(xiàn)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)，需要確保電流源的電流不超過(guò)設(shè)計(jì)要求，并測(cè)量各個(gè)部位之間的電壓降。

第三，分析測(cè)試結(jié)果。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，可以判斷各個(gè)部位之間的電氣連接是否良好。如果測(cè)試結(jié)果顯示電壓降明顯偏高，可能意味著存在電氣連接問(wèn)題，需要進(jìn)一步檢查和修復(fù)。

第四，記錄和報(bào)告測(cè)試結(jié)果。將測(cè)試結(jié)果記錄下來(lái)，并生成測(cè)試報(bào)告[4]。

2.3 接地電阻測(cè)試方法

第一，選擇準(zhǔn)確穩(wěn)定的電流-電壓表作為測(cè)試儀器。確保測(cè)試儀器的精度和測(cè)量范圍符合要求。第二，準(zhǔn)備好測(cè)試線(xiàn)路，包括電流極和電壓極。電流極連接到接地系統(tǒng)的一端，電壓極連接到另一端。確保測(cè)試線(xiàn)路連接牢固、無(wú)松動(dòng)或腐蝕。第三，施加適當(dāng)大小的測(cè)試電流，通常在1～2 A之間，以產(chǎn)生可測(cè)量的電壓降。測(cè)試電流的大小應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。第四，使用電壓極測(cè)量接地系統(tǒng)中的電壓降。電壓降是計(jì)算接地電阻的關(guān)鍵參數(shù)，確保測(cè)量準(zhǔn)確穩(wěn)定。第五，根據(jù)測(cè)試電流和電壓降的測(cè)量結(jié)果，使用歐姆定律計(jì)算接地電阻的數(shù)值。計(jì)算接地電阻時(shí)應(yīng)遵循相關(guān)的計(jì)算公式和標(biāo)準(zhǔn)，確保準(zhǔn)確可靠。

2.4 測(cè)試程序和數(shù)據(jù)分析

測(cè)試程序和數(shù)據(jù)分析是農(nóng)業(yè)光伏電站防雷接地工程中的關(guān)鍵步驟。

第一，制定詳細(xì)的測(cè)試程序，包括測(cè)試部位、測(cè)試儀器選擇和設(shè)置、測(cè)試電流和電壓設(shè)定、數(shù)據(jù)記錄和報(bào)告格式等要求。執(zhí)行測(cè)試程序時(shí)，確保測(cè)試儀器準(zhǔn)確穩(wěn)定，測(cè)試線(xiàn)路連接牢固。

第二，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，包括測(cè)試日期、部位、儀器參數(shù)、電流和電壓數(shù)值、電壓降等信息。進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)算接地電阻和評(píng)估接地連通性，判斷接地系統(tǒng)是否符合設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)。

第三，編制測(cè)試報(bào)告，包括測(cè)試程序執(zhí)行情況、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)分析結(jié)果、結(jié)論和建議。測(cè)試報(bào)告用于評(píng)估接地系統(tǒng)性能和指導(dǎo)后續(xù)維護(hù)工作。

3 防雷接地系統(tǒng)施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 質(zhì)量預(yù)控

在進(jìn)行施工前，施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)認(rèn)真審核設(shè)計(jì)圖，確保設(shè)計(jì)圖中的接地系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容準(zhǔn)確、完整，并與實(shí)際工程要求相符。審核過(guò)程中需要關(guān)注以下3個(gè)方面。

第一，檢查接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。設(shè)計(jì)圖應(yīng)符合國(guó)家和地方相關(guān)的電氣工程標(biāo)準(zhǔn)和防雷接地系統(tǒng)的規(guī)范要求，確保設(shè)計(jì)中的接地極的數(shù)量、類(lèi)型、位置、深度等參數(shù)滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，接地線(xiàn)、接地體等材料和構(gòu)造符合規(guī)范要求。

第二，核實(shí)接地系統(tǒng)與其他電氣設(shè)備和建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性。設(shè)計(jì)圖中的接地系統(tǒng)應(yīng)與電氣設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)和其他管線(xiàn)等各項(xiàng)工程相協(xié)調(diào)，避免沖突和干擾。施工人員要確保接地系統(tǒng)與電氣設(shè)備的連接和引導(dǎo)線(xiàn)路的設(shè)計(jì)合理，以確保系統(tǒng)的連通性和可靠性，并要確保設(shè)計(jì)圖中的標(biāo)記和符號(hào)應(yīng)具有清晰的可讀性，能夠準(zhǔn)確傳達(dá)接地系統(tǒng)的布局和構(gòu)造，以便施工人員能夠準(zhǔn)確理解和執(zhí)行設(shè)計(jì)要求。

第三，施工人員的分析和理解。施工人員在農(nóng)業(yè)光伏電站防雷接地系統(tǒng)施工中，需要具備對(duì)設(shè)計(jì)圖的充分分析和理解能力，深入分析設(shè)計(jì)圖中的接地系統(tǒng)布局和構(gòu)造，理解接地極的位置、數(shù)量以及與電氣設(shè)備和建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)系。同時(shí)，施工人員應(yīng)熟悉相關(guān)的電氣工程標(biāo)準(zhǔn)和防雷接地系統(tǒng)的規(guī)范要求，以確保施工過(guò)程中的操作和材料選擇符合規(guī)定。此外，施工人員需要了解接地系統(tǒng)的作用和重要性，及其對(duì)電氣設(shè)備和建筑結(jié)構(gòu)的影響，從而增強(qiáng)施工人員對(duì)任務(wù)的責(zé)任感和重要性的認(rèn)知，使其更加注重細(xì)節(jié)和質(zhì)量。

3.2 施工質(zhì)量控制

3.2.1 材料的合格性檢查第一，施工人員應(yīng)核對(duì)所有材料的合格證和試驗(yàn)報(bào)告，包括接地極、接地線(xiàn)、接地體等，這些文件可以明確材料的性能指標(biāo)、規(guī)格和質(zhì)量信息，以確保符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

第二，施工人員應(yīng)檢查材料的尺寸和外觀，測(cè)量每塊接地極、接地線(xiàn)，并檢查其外觀是否完好，及時(shí)處理任何尺寸偏差或外觀損壞。對(duì)特殊要求的材料，如鍍鋅材料、銅包鋼材料等，需要特別注意檢查其鍍層均勻性、銅層與鋼材的黏附情況等。

第三，施工人員應(yīng)仔細(xì)記錄所有材料的信息，包括合格證號(hào)碼、生產(chǎn)日期、供應(yīng)商信息等，以此作為施工質(zhì)量的依據(jù)，且有助于后期的質(zhì)量追溯和管理。

3.2.2 關(guān)鍵部位和工序的質(zhì)量控制第一，接地裝置是防雷接地系統(tǒng)中的關(guān)鍵部位。在安裝接地極和接地線(xiàn)的過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照電氣圖紙和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。每個(gè)接地極和接地線(xiàn)的連接必須牢固可靠，不得出現(xiàn)松動(dòng)或脫落的情況。

第二，施工人員應(yīng)特別注意使用柱鋼筋作為防雷引下線(xiàn)的地網(wǎng)，應(yīng)按照電氣圖紙和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行標(biāo)記、焊接和定位柱鋼筋，避免出現(xiàn)漏焊、錯(cuò)位焊接以及焊接長(zhǎng)度和質(zhì)量不符合規(guī)范要求等情況。特別是在結(jié)構(gòu)變換層，由于柱鋼筋的調(diào)整，防雷引下線(xiàn)容易因焊接到錯(cuò)誤的主筋而導(dǎo)致接地中斷，因此需要額外的驗(yàn)證和審核。

第三，避雷帶支架的裝配也是一個(gè)關(guān)鍵工序。施工人員必須確保避雷帶的尺寸符合設(shè)計(jì)要求，避雷帶的安裝也要結(jié)實(shí)穩(wěn)固。此外，避雷帶支架之間的距離應(yīng)符合規(guī)范要求，以確保防雷接地系統(tǒng)的均勻性、穩(wěn)定性[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

農(nóng)業(yè)光伏電站工程中的防雷接地施工技術(shù)對(duì)電站的安全性和可靠性至關(guān)重要。通過(guò)合理選擇接地裝置、優(yōu)化接地線(xiàn)路、嚴(yán)格執(zhí)行施工步驟以及定期核驗(yàn)質(zhì)量，可以有效降低雷電危害，保障電站設(shè)備的安全運(yùn)行，推動(dòng)清潔能源的可持續(xù)發(fā)展。未來(lái)的研究和實(shí)踐應(yīng)繼續(xù)關(guān)注防雷接地施工技術(shù)的創(chuàng)新和改進(jìn)，為農(nóng)業(yè)光伏電站工程提供更為可靠、高效的防雷接地解決方案。