廖维畅，姜春兰，汤伟杰
四川省甘孜藏族自治州气象局，康定 626000
摘 要 本文主要对光伏并网发电系统原理、结构和雷电对光伏发电系统的危害进行了介绍，阐述了光伏电站防雷装置检测的必要性、检测内容及方法，并以甘孜县火古龙村50MWp光伏电站为例，提出了高原并网光伏发电站系统防雷装置检测的特殊性及注意事项。
关键词 并网光伏发电站系统；危害；防雷装置检测
引 言
近年来，四川省甘孜藏族自治州全力加快清洁能源资源开发建设进程，全力打造国家可再生能源基地。据了解，截至2020年6月甘孜州已累计形成清洁能源装机1256万千瓦（水电1219万千瓦、太阳能37万千瓦），以水电为主的清洁能源产业已成为甘孜州支柱产业之一，太阳能等新能源开发建设逐渐起步。甘孜州太阳能资源十分丰富，绝大部分地区日照时数常年超过2000小时，是全省太阳能最丰富的地区，也是全国高太阳能地区之一，太阳能理论蕴藏量超过1.2亿千瓦，规划预计可开发量约5455万千瓦，约占全省的67%。
目前，全州已陆续在甘孜、炉霍、乡城、得荣、雅江、巴塘、色达等县建设了太阳能光伏电站。甘孜州光伏电站一般建在山坡、山顶或建筑物顶，山坡、山顶海拔高、土层浅，很容易遭到雷击。光伏电站遭到雷击，轻则开关、电表烧毁，重则设备电路板烧焦、电子元器件击穿损坏，致使光伏电站无法正常运行，造成重大经济损失[1]。
随着我州光伏电站数量的增多，光伏电站安全性已经成为影响日常生产的重要因素。在以前对于一些小容量的光伏电站接地不够重视，但是随着光伏电站的不断发展，近年来由于接地不良造成的人身触电、设备设施损毁等事件也在不断增加，所以对光伏电站的防雷装置必须引起重视[2]。
笔者通过对甘孜县火古龙村50MWp光伏电站、下雄乡30MWp光伏扶贫发电项目，炉霍县贡唐岗50MWp光伏电站、集中式30MWp光伏扶贫电站一期工程等光伏发电站系统防雷装置的检测经验，浅谈光伏发电站防雷装置检测过程、内容及特殊性和注意事项。
1光伏并网发电系统原理和结构
光伏并网发电原理：太阳能组件通过串并联组成光伏阵列，光伏阵列将太阳能转变成直流电能，不经过蓄电池储能，直接通过并网逆变器，把电能送上电网。光伏电站系统还应有限荷保护和防雷装置，以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击，维护系统设备的安全使用。光伏电站一般由两部分构成，即光伏阵列区和升压站。
光伏阵列是由多片光伏模组的连接，也是更多光伏电池的连接，是最大规模的光伏发电系统，将逆变器输出的交流电进行升压，以便将电能传输到升压站。升压站的设备设施一般包括：①主控室（继保室）；②变电装置（主变压器、无功补偿装置及室外刀闸门形构架等）；③配电室（高压配电室、低压配电室、GIS室等）；④其他附属设施及生活设施等。
2 雷电对光伏发电系统的危害
据相关电力部门统计，光伏电站80%的毁坏是由电气线路引入导致的[2]，雷电对光伏电站的危害主要有以下四种。
2.1?直击雷危害
光伏阵列由于其巨大的占地面积、大规模暴露的区域，很容易受到雷电直击。在雷电发生时，瞬时能够产生高达几十至几百千安培的雷电流，当雷电直接击中光伏阵列裸露在外的金属部位时，如果光伏发电系统无防雷措施或防雷器件不合格，那么巨大的雷电流会导致光伏系统内部组件的大规模损坏，严重时造成多个区域多处电池板损毁，可能造成整个光伏电站的瘫痪。
2.2雷电感应危害
雷电感应可以在太阳能电池板上产生感应过电压，其感应高压可以通过太阳能电池组件的传输到光伏发电系统的其他设备，从而可能对整个光伏发电系统造成严重损坏，甚至可能会引发火灾等危害。相对来说，雷电感应发生的概率要比直击雷高一些。
2.3雷电波侵入
光伏发电系统中雷电波侵入主要有两种途径：①雷电脉冲波可能会通过与光伏系统相连的一些金属管道（如信号线、接地线、电源线等）侵入到整个光伏系统中；②雷电波通过架空线路侵入光伏电站以及整个光伏系统，这种情况对于光伏发电系统危害较大[6]。
3防雷装置检测
3.1前期准备工作
防雷装置检测前期准备工作主要包括：进行前期现场勘测以及查阅图纸，对光伏电站结构以及主要设备初步了解，以确定检测内容和方式；根据前期勘察，结合防雷检测要求，制定详细的检测方案；为检测人员准备安全帽、防静电工作服、绝缘手套等劳保用品，以保障检测人员人身安全；进入现场前检测人员应了解现场安全管理规定[5]。
3.2检测内容
3.2.1 光伏方阵区的检测内容
①太阳能电池板框架和支架及接地连接线的材料、规格、防腐蚀情况、等电位连接情况；②框架接地装置、汇流室和变压器室的防直击雷装置性能；③各汇流箱、逆变器和变压器的等电位连接情况；④各汇流箱、逆变器和变压器的电涌保护器性能及连接情况；⑤防直击雷装置性能；⑥接地阻抗；⑦土壤电阻率（仅竣工验收时检测）。
3.2.2 升压变电站（开关站）的检测内容
①接闪杆的材料、规格、接地电阻、保护范围、安全距离；②升压变电站系统接地电阻；③防跨步电压、接触电压措施；④检修配电箱接地电阻。
3.2.3光伏发电站辅助设施的检测内容
光伏发电站辅助设施包括控制室、继保室、检修、维护、生活等辅助设施，检测内容包括：①辅助设施建（构）筑物的接闪器、引下线、接地电阻；②控制室等电位网连接情况；③控制室MEB的接地电阻；④控制室内各级电源浪涌保护器、信号浪涌保护器的性能及连接情况；⑤控制室静电地板的表面阻抗；⑥外围金属网围栏接地情况[7]。
3.3检测技术要求
3.3.1光伏阵列区
①接闪器、引下线、接地体等的材料规格、尺寸、间距、埋设深度等应符合相关的行业规范标准；②光伏阵列内各装置宜采用共用接地系统，接地电阻值应使用大型地网接地测试仪进行测试；③检测光伏组件的金属构件之间、金属构件与防雷装置之间的电气完整性；光伏发电系统控制线缆、供配电线缆金属铠装电缆或屏蔽电缆或金属屏蔽管与金属固定构件之间的电气完整性，汇流箱、逆变器箱、箱变器的金属外壳与接地装置的电气导通情况；④汇流箱、逆变器直流配电柜、箱变器内的过电压保护装置检测应符合GB/T32512-2016,5.5.4的规定。
?3.3.2升压变电站（开关站）
①升压变电站的接闪杆宜按照45米滚球半径计算保护范围，确保所有建筑物及设备处在接闪器的保护范围之内；当升压变电站采用接闪杆进行直击雷防护时，应符合相关规范要求；②当接闪杆的接地采用共用接地时，其接地电阻应按接入设备中要求的最小值确定，当接闪杆的接地采用独立接地时，其接地电阻不应大于10Ω，并应考虑与附近设备的安全距离；③检测检修柜等低压设备的电气导通情况；④防接触电压和防跨步电压的措施是否符合GB?50057-2010,4.5.6的规定。
4甘孜县火古龙村50MWp光伏电站的防雷装置检测
4.1接地电阻的测试
火古龙村光伏电站1#～49#光伏阵列和升压站共用接地装置，对角线大概在3KM左右，如果按规范要求，需要将测试线的电流极设置在12KM以外，从测试成本及可行性来衡量，这都不划算也不必要。在测试此光伏电站接地电阻值时可以先将升压站的接地与方阵接地断开，采用大型地网接地电阻测试仪，采用三极法进行测试，为了避免架空高压输电线路，将电流极和电压极引至甘孜县红军长征窑洞遗址方向，电流极长度为5000米，电压极长度为3000米，两条线的之间的距离为6米；第一次移动电压极的长度为3150米，第二次移动电压极的长度为2850米，测试值分别为：0.454分、0.445分、0.455三次的检测结果误差均在5%以内。再将断开的等电位进行连接，并测试升压站与方阵的导通电阻值，再依次测试每两个方阵之间的导通值即可。50#阵列单独一个接地装置，测试值为3.12Ω。
4.2电气完整性的测试
利用导通测试仪测试光伏方阵电池框架和支架之间、各单元之间、升压变电站（开关站）各设备之间、金属构架之间，汇流箱、配电柜、开关柜，独立接闪杆与主地网之间，建筑物接地装置与主地网之间的电气导通情况，状况良好的设备其导通电阻值应在50mΩ以下；50～200mΩ的之间的设备状况尚可；200mΩ～1.0Ω之间的设备状况不佳；1Ω以上的设备与主地网未连接，应尽快检查处理；独立避雷针的测试值应在500mΩ以上，否则视为没有独立。
5 结束语
????????光伏发电站的防雷装置系统直接影响到设备是否能够正常运转和工作人员的安全。要做好并网太阳能光伏发电站系统的防雷装置检测，应先熟悉并网光伏发电站系统的原理和结构，掌握防雷检测部位及关键环节，并结合光伏电站所在区域的自然气候条件等，分区域对防雷装置进行细致的检测、检查，以确保测试的完整性和测试效率。
???参考文献
[1] 张刚刚.集中式并网光伏电站防雷与接地技术研究与应用[J].电子世界，2017，12：138，140.
[2] 李静.浅谈光伏电站的防雷接地技术[J] .科学与信息化，2018，26：122.
作者简介：廖维畅（1979.10）女，汉族，四川省九龙县人；大学，工程师，从事雷电防御工作。