太阳能光伏发电站防雷技术探讨

太阳能光伏发电站防雷技术探讨

黄勇

（南京市江宁区绝缘体防雷检测中心有限公司江苏南京211100）

摘要：近年来，太阳能光伏发电站的防雷问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了雷电的分类以及特性。在探讨雷电进入光伏电站主要途径的基础上，结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就光伏发电站防雷接地技术展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：太阳能光伏；发电站；防雷；技术

1前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，太阳能光伏发电站防雷的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对太阳能光伏发电站防雷技术的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。

2概述

随着环境问题的日益严重，我国越来越重视清洁能源的开发和利用，太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。据预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。国家目前也在大力支持光伏发电站的建设，根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，中国力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW（百万千瓦），到2050年将达到600GW（百万千瓦）。

然而，由于本身特点和所处地理环境等原因，光伏电站极易遭受雷击，造成设备损坏和停电事故，甚至威胁人身安全，为了防止或减小雷击事故的发生，就必须有完善的雷电的防护装置和措施，而只有通过防雷装置检测才能判定雷电防护装置是否完好。笔者通过对江苏某分布式光伏发电站两个光伏电厂防雷装置检测的经验，浅谈光伏发电站防雷装置检测过程中的要点及应注意的问题。

3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，经直流配电柜汇流、逆变器逆变、变压器升压后，接入中压或高压电网，由电网统一分配电力。光伏电站一般由两部分构成，即光伏阵列区和升压站。

3.1光伏阵列区

主要包括：①光伏阵列或光伏方阵，是由若干个光伏组件或光伏板在机械和电气上按一定方式组装在一起并且具有固定的支撑结构而构成的直流发电单元；②光伏汇流箱，将若干个光伏组件输出线路有序连接、具有汇流功能的连接箱体，汇流箱内部还会安装熔断器、电涌保护器等保护器件；③箱式逆变器，箱内包含直流配电柜、逆变器柜、交流配电柜以及通讯机柜等；④箱式变压器，主要功能是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。

3.2升压站

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。

4检测前期准备工作

4.1前期现场勘查、查阅图纸

通过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。

4.2制定作业指导书

根据前期勘察，结合防雷检测要求，制定详实的作业指导书。

4.3劳动保护和安全

应根据现场特点准备安全帽、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的规定。

5现场检测

5.1光伏阵列区接地电阻测试

光伏电站光伏阵列区主要包括光伏阵列、逆变器柜、变压器柜等，阵列区内所有设备共用一个地网，该地网一般由人工接地体和自然接地体共同组成。参照一些行业标准及光伏电站相关标准，光伏阵列区接地电阻值不宜大于4欧姆，在实际检测中还应参考电站设计图纸对地网接地电阻值的要求，若图纸要求更高，则应按照图纸要求进行检测。

为了提高测量结果的准确性，测量阵列区地网接地电阻值应使用测试电流比较大的大型地网接地电阻测试仪进行测量，测量方法采用三极法。为了较准确地找到实际零电位区，可把电压极沿测量用电流极与被测接地装置之间连接线方向移动三次。如果测量结果相对误差不超过5%，则可以把中间位置作为测量用电压极的位置。

5.2光伏阵列区等电位

为了防止雷电波入侵和人身电击事故，光伏阵列区内所有正常不带电设备金属外壳和构筑物金属部件均应直接或通过等电位端子与地网进行可靠连接。阵列区内设备和构筑物金属部件包括变压器、逆变器及附属设备金属外壳、汇流箱金属外壳、光伏组件金属支架、太阳能电池板金属边框等。箱式变压器、箱式逆变器外壳应就近与地网可靠连接，变压器和逆变器内设备与外壳电气接；每排光伏组件的金属固定构建之间均应电气连接，金属固定件应与接地装置电气连接；汇流箱、铠装线缆屏蔽层、太阳能电池板金属边框均应与光伏构件电气连接。以上各连接部件的材料和最小截面积应符合GB50057-2010的相关要求；作为接闪器的光伏组件金属边框材料和最小尺寸英符合GB50057-2010表5.2.1的规定。

5.3光伏阵列区电涌保护器

为了防止雷电过电压或者其他故障过电压沿输电线路对各设备造成损坏，应在以下位置安装电涌保护器（SPD）进行防护：光伏汇流箱内安装直流电源SPD；箱式逆变器内逆变器直流输入端（即直流配电柜）安装直流电源SPD，逆变器交流输出端（即交流配电柜）安装交流SPD；箱式变压器内低压柜应安装交流电源SPD。

SPD电压保护水平Up值应根据汇流箱额定直流电压Un确定，当Un≤60V时，Up应不大于1.1kV，当60V检测过程中除检查电源SPD参数是否符合要求外，还应检查以下内容：对SPD进行外观检查：SPD的表面应平整，光洁，无划伤，无裂痕和烧灼痕或变形，SPD的标志应完整和清晰；SPD安装工艺，连接导体的材质和导线截面，连接导线的色标，连接牢固程度等；检查安装在电路上的SPD限压元件前端是否有脱离器，如SPD无内置脱离器，则检查是否有过电流保护器。

5.4升压站检测

升压站建构筑物及设备应公用接地装置，使用大型地网接地电阻测试仪进行测量，测量方法与光伏阵列区相同。接地电阻值如果无特殊要求不应大于4欧姆，如果图纸设计有更高要求，则按图纸要求检测。升压站内主控室、配电室、室外变电装置等应设置直击雷防护装置，检测中应检查接闪器、引下线等装置材料规格，保护范围、安装质量等是否符合GB50057-2010相关规定；主控室、配电室内设备、机柜等应就近与等电位端子或接地母线进行可靠电气连接，室外变电装置应可靠接地。主控室低压配电系统应安装电源SPD进行防，SPD安装位置、数量、参数选择以及安装工艺要求应符合GB50057-2010的相关规定。

6结束语

综上所述，加强对太阳能光伏发电站防雷技术的研究分析，对于其良好防雷效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的太阳能光伏发电站防雷过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

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