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黔西南光伏发电工作中防雷检测技术的运用研究

发表时间：2021/8/9 来源：《探索科学》2021年7月13期作者：朱曦嵘何依遥杨依山

[导读] 光伏发电站因其部署位置以及自身特点极易遭受雷击，轻则导致光伏发电站各组件遭受损坏，严重时会使得电网系统直接瘫痪。所以，需要加强光伏发电站防雷安全工作，而防雷检测是雷电安全防护中不可或缺的一项工作。

黔西南州气象局朱曦嵘何依遥杨依山 562400

摘要：光伏发电站因其部署位置以及自身特点极易遭受雷击，轻则导致光伏发电站各组件遭受损坏，严重时会使得电网系统直接瘫痪。所以，需要加强光伏发电站防雷安全工作，而防雷检测是雷电安全防护中不可或缺的一项工作。基于此，本文结合黔西南光伏发电站防雷工作实际，从防雷检测流程、防雷检测内容、防雷检测方法等方面来探究光伏发电站防雷检测技术的运用，以供相关部门参考。
关键词: 光伏发电站; 防雷检测; 黔西南
        引言
        黔西南州是执行“西电东送”战略的最前沿阵地，一直比较重视光伏发电工作。近年来，黔西南州大力发展光伏产业项目，积极建设光伏电站。光伏发电属于清洁能源，是绿色能源，安装光伏有利于环保，减少煤炭的使用，实现经济与环境的可持续发展。光伏发电站通常需要建设在地势平坦、面积较大，且周边比较空旷的较高的区域，光伏支架属于金属构件，受其所处区域环境特点以及自身金属特质，使得光伏电站存在一定的雷击风险，所以需要加强光伏发电防雷装置的检测工作，确保光伏发电站的稳定运行。
        1 黔西南光伏发电站防雷检测流程
        1.1检测前期准备事项
        在开展防雷检测之前，需要提前对光伏发电站所处于区域的环境、土壤等情况进行调研勘察，并且仔细查光伏发电站防雷工程相关图纸以及技术资料，对被检单位防雷装置的基本信息进行记录，确定所需检测的内容以及方法；最后结合调查记录、防雷检测实际需求和防雷标准规范来制定光伏发电站防雷检测指导书。
        1.2检测流程
        太阳能光伏发电站防雷现场的检测流程主要表现在检测进行时按照先检测外部防雷装置，后检测内部防雷装置的顺序进行，也可根据现场检测环境相应调整。
        光伏发电站防雷检测过程中通常是先检测外部防雷装置，再对内部防雷装置进行检测，也可以结合现场实际情况进行调整。防雷检测具体步骤如下所述：（1）检测升压站大地网，对电网中的变电站设备接地进行检测；（2）检测升压站建筑的避雷装置以及其内部设备避雷装置以及接地条件；（3）测试光伏矩阵的接地电阻，同时要测试各串联装置的防雷设备设施是否可以有效运行。最后，通过对防雷检测数据的记录、整理、分析以及判断，出具最后的光伏电站防雷检测报告。
        2太阳能光伏发电站防雷检测内容
        2.1升压站检测内容
        （1）测量升压站区域与附近的土壤电阻率，获取升压站表层土壤电阻率变化规律。对现场表面电位梯度进行测量，以等势线的形式绘制表面电位梯度图，仔细对其变化规律就那些分析，当变化均匀稳定时，就可以准备防雷检测；当变化不正常的时候，应和相关单位进行沟通协商，分析不正常现象的成因，判断其是否会对最终测量结果的准确性产生影响。
         (2)检测升压站外接防雷装置、变电站设备的等电位、跨步电压、接地电阻、接触电压，要确保防雷检测和接地装置的电气的有效连接。测试升压站外接防雷装置的时候，需要检查被保护对象是否处于防雷装置的保护范围内。例如对于独立接闪器而言，需要重点对检查的保护半径、范围以及地网是否独立，接地电阻值是是否满足规范要求等内容。
        (3)检测升压站内的避雷装置。测试内容主要包括等防静电接地、电位联结、屏蔽措施、浪涌保护器（SPD）等防雷措施，主要检测位置涉及到线槽、机房、设备金属外壳、走线架、线路进出口、机柜等。

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对于低压变配电系统的SPD检测需要严格依据电子信息系统防雷规范要求执行，并选择专业的SPD测试仪来测试。建议使用在线测试，必要时使用离线测试法。若线路上布设了许多浪涌保护器（SPD），要求限压型的浪涌保护器（SPD）与电压开关型的浪涌保护器（SPD）两者间的线路长度保持在10m以上；每一级SPD都应有断路器或保险丝保护，SPD电流容需要超过该处最大短路电流[1]。
        (4)升压站的防雷检测需要在专业电工的指导下开展。应对升压站的接地电阻值进程测量。依据接地设计标准，要求电阻值低于1Ω。若在高山区域，接地电阻值则因地形地势或者地质条件等而发生影响，但是最大电阻值不可以大于4Ω。
        2.2光伏方阵区域检测内容
        (1)光伏方阵区域的检测内容和升压站的检测大体一致。不同的是，光伏场是由许多个光伏方阵共同构成的。通常来说，光伏方阵的结构、设备以及部署均一样。光伏阵列涵盖光伏组件、箱式变压器、逆变器以及汇流箱。光伏阵列覆盖范围大，专们为每个光伏组件安装防雷装置并不现实，也不经济。在具体防雷过程中，通常选择钢材质的光伏支架作为防雷接闪器以及引下线，接地体顺着光伏支架的基础进行铺设，各设备共用接地网。 (2) 应测试现场接地电阻值。光伏矩阵区涵盖的设备均公共接地包括2个接地体，即人工接地体与自然接地体。结合行业的施工标准以及设计要求，该区域的电阻值要求小于4Ω。然而在具体防雷检测过程中，光伏发电站中规定的电阻值也是标准的。若设计与防雷标准不符，则需要结合图纸来更正。
        (3)测试光伏矩阵区的等电位连接情况、电缆屏蔽措施。一般而言，若光伏矩阵区内全部未带电设备都有金属外壳，则外部金属部分要求与地网直接相连。若无法直连，则需要凭借等电位端子来连接[2]。再者，在防雷测试的时候，全部连接到地网的设备以及部件都必须测量接地电阻，以确保其电气处于正常连通状态。通常来说，电阻值要求不大于0.2Ω，连接材料应符合有关标准。(4)要检测光伏矩阵区的SPD。为了防止光伏发电站输电线被雷电产生的高电压带来危害，通常需要在箱式变压器低压柜、箱式逆变器、箱式逆变器直流输入端布设SPD。在防雷检测的时候需要重点测试SPD工作状态，SPD参数、电阻电压等情况是否与相关规范相符。
        3光伏发电站防雷检测方法
        对于发电站升压站的检测而言，最大难点是检测地网电位梯度的分布状态。电位梯度的分布主要反映了土壤电阻率的情况，会对接地装置散流效率产生直接影响。所以，需要依据防雷接地图纸进行防雷检测，充分认清接地网的实际资料，通过网状形式逐步检测接地网。将逆变器、变压器与汇流器等关键设备作为核心，核心和电网的距离应保持在20m以内；对高压电气设备周边的电位梯度进行测量的时候，测量跨度要求不超过0.8m。此外，光伏矩阵区的范围较大，对角线的长度往往大于5 000 m，电流极至少要保持在20 000 m以外，需要使用地网测试仪检测。当前电流极长Dc一般是最大对角线长度D的四、五倍；电压极长Dp一般处于0.5～0.6Dc之间。若长距离设置线存在难题的时候，Dc 在土壤电阻率均匀的区域可选择 2D，在土壤电阻率不均匀的区域可以是 3D。测量方法应采取异频电流法，频率最好处于40Hz~60Hz之间，电流应在3A~20A之间，通常此类测量方法能够有效确保电阻值检测数据的准确性[3]。
        4结语
        随着光伏发电项目在黔西南地区的发展，光伏发电站也开始逐步建设。受光伏发电站布设位置空旷以及内部设备设施的特性，致使光伏发电站极易容易发生雷击事故。因此，为了确保光伏发电站防雷状设施的安全性和有效性，需要防雷技术人员加强光伏发电站防雷检测工作，确保光伏发电站的正常运行。
参考文献：
[1]王刚，金鑫.光伏发电站防雷装置检测[J].科技与企业，2016（8）：231-232.
[2]杨成山，蔡永祥，刘晓燕.光伏发电系统防雷检测方法[J].南京信息工程大学学报（自然科学版），2015，7（6）：551-556.
作者简介：朱曦嵘（1986.09），男，汉族，贵州绥阳人，本科（学士），工程师，研究方向为气象灾害防御，。