分布式光伏发电项目防雷检测技术探讨

分布式光伏发电项目防雷检测技术探讨

薛晓东

中原石油勘探局有限公司热力分公司 河南省濮阳市457000

摘要：光伏发电是利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能，是一种重要的绿色环保可再生能源。由于光伏发电站一般建在空旷地带，易遭到雷击，因此雷电防护工作非常重要。虽然光伏发电站在建设时根据现行标准设置了防雷装置，但其防护效果如何需要防雷检测来验证，因此非常有必要对光伏发电站进行防雷检测。

关键词：分布式光伏发电项目；防雷检测技术；应用

1太阳能光伏电站组成

太阳能光伏电厂是通过将太阳能光伏组件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，即升压站和光伏阵列区。

2防雷设施构成

2.1外部防雷装置

2.1.1接闪器

太阳能光伏发电站的接闪器主要包括升压站建构筑物天面的接闪带，变电装置的接闪杆，光伏阵列区域监控杆上端设置的短接闪杆以及可视为接闪器的光伏板金属支架。

2.1.2引下线

太阳能光伏发电站防雷装置的引下线一般采用建筑物结构柱内钢筋或接闪器自身支撑杆，前者属于隐蔽工程无法进行检测，后者仅需检查其锈蚀情况。

2.1.3接地装置

太阳能光伏发电站接地装置主要包括两个接地网，即升压站输变电接地网以及光伏阵列区域利用光伏板支撑架基础及其连接扁钢组成的接地网。

2.2内部防雷装置

2.2.1等电位连接措施

太阳能光伏发电站的等电位连接既包括升压站内继保室内机柜、设备与等电位连接带的连接，变配电装置与接地预留点的连接等；也包括光伏矩阵内各阵列、组串之间的等电位连接。

2.2.2屏蔽措施

升压站内进入建筑物的各类线缆的线槽、金属套管、铠装电缆屏蔽层的接地以及继保室的机房屏蔽措施，以及光伏阵列区内线缆的屏蔽措施，如线槽各部分的连通性及其接地性能。

2.2.3电涌保护器（SPD）

太阳能光伏发电站设置在升压站内总配电柜的第一级电涌保护器，以及设置在各二级配电箱（如楼层配电箱、继保室配电箱等）的第二级电涌保护器；此外，在各重要信息机构前端宜设置第三级电涌保护。

3防雷检测流程与内容

3.1检测流程

3.1.1检测前期准备

在实施光伏发电站检测前应做好准备工作，通过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，制定详实的作业指导书。

3.1.2现场检测流程

根据太阳能光伏发电站功能区域和防雷设施构成，现场检测可以分以下三步进行:（1）检测升压站大地网及变电设施的接地。（2）检测升压站建（构）筑物及其内部设施设备的防雷与接地设施。（3）检测各光伏矩阵的接地网的接地电阻，以及各光伏组串金属构建、汇流箱、逆变器以及箱式变压器的防雷装置。

3.2检测内容

3.2.1升压站

（1）测试升压站大地网接地电阻值、跨步电压、接触电势，并将升压站地网网格化，以后期绘制升压站地表电位梯度图；测试升压站变电设施设备与接地引出端子的连通情况。升压站接地电阻值要求根据图纸设计而定，一般要求不大于1Ω，高山站由于地质、地形限制，难以达到要求可放宽到不大于4Ω。（2）测试升压站建构筑物的接闪器、接地测试卡与升压站接地引出端子的连通情况；测量建筑物内部MEB、继保室LEB、各配电箱等与升压站大地网接地引出端子的连通情况。（3）检测继保室各机柜、设备、静电地板支架、金属门窗、屏蔽幕墙、线槽、走线架等与机房LEB的连接情况。（4）检查设置在变配电室低压柜中的第一级SPD，设置在各二级配电箱（如楼层配电箱、继保室配电箱等）的第一级SPD以及作为第三级精细化保护的SPD性能参数标识、运行状况、安装工艺等，并测量其压敏电压、漏电流等数据。

3.2.2光伏阵列区

（1）检测光伏阵列区接地网的接地电阻值。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。（2）检测光伏阵列区等电位连接状况与线缆屏蔽措施。为了防止闪电电涌侵入和人身电击事故，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。（3）检测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，在以下位置一般设置了电涌保护器（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。

4光伏发电站中的防雷检测要点分析

4.1做好光伏发电站的防雷检测准备工作

在实施光伏发电站检测前应做好准备工作，通过现场勘测以及查阅图纸，对光伏发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，制定详实的作业指导书；同时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；此外，在进入现场前检测人员应了解现场安全管理的规定。

4.2升压站防雷检测要点分析

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相关规定。

4.3光伏阵列区接地电阻测试

光伏发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发电站相关标准，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。

4.4检测光伏阵列区等电位连接状况与线缆屏蔽措施

为了防止闪电电涌侵入和人身电击事故，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箱式变压器、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。检测时应测试以上各连接部件与接地测试基准点的导通电阻值，其值应不大于0.2欧姆，同时应检查等电位连接的材料和最小截面积，其参数应符合相关要求。

结束语

综上所述，基于光伏发电站的自身特征及其所处地理环境等原因，使得光伏发电站极易遭受雷击，造成设备损坏和停电事故，甚至威胁人身安全，因此为了防止或减小雷击事故的发生，就必须有完善的雷电防护装置，所以对光伏发电站中的防雷检测要点进行分析具有重要意义。

参考文献：

[1]杨成山等.光伏发电系统防雷检测方法[J].南京信息工程大学学报,2015(6)

[2]李辉等.大型光伏发电站防雷研究[J].中国电力，2014（12）

[3]刘景洪等.太阳能光伏发电站防雷检测流程与方法探析[J].低碳世界，2017(07)