光伏發(fā)電站防雷裝置檢測分析

儂耀輝

摘要：風能、太陽能等清潔能源有效地規(guī)避了傳統(tǒng)燃煤發(fā)電污染環(huán)境的弊端，因此受到社會大眾的青睞，近些年也得到飛速發(fā)展。目前，我國已經(jīng)擁有大量光伏發(fā)電站，且還有多個光伏電站項目正在籌備中。由于光伏發(fā)電站建筑位置的特殊性以及設備自身的特點，極易遭受雷擊，影響電站正常運轉。防雷裝置是建設光伏發(fā)電站必不可少的重要組成部分，確保防雷裝置工作性能，對于確保光伏發(fā)電站可靠運行具有重要意義。因此本文就光伏發(fā)電站防雷裝置檢測技術進行探討。

關鍵詞：光伏發(fā)電站；防雷裝置；性能檢測；

引言

由于光伏發(fā)電站自身特點及其安裝地理位置特殊性，因此經(jīng)常會遭受閃電雷擊等自然災害，如若未能采取必要措施應對極有可能導致站內設備損毀，嚴重的甚至可能威脅到站內人員生命安全。防雷保護裝置可以確保發(fā)電站在遭受雷擊時依然可以處于良好的運行狀態(tài)，避免站內設備損壞，確保供電可靠性。而針對防雷裝置開展的檢測工作可以及時檢查出潛在設防雷備質量缺陷，并及時進行更換或者修復，從而保證整個光伏發(fā)電站的安全運行。由此可見，防雷裝置檢測工作十分關鍵，需要引起相關部門的關注。

1.光伏發(fā)電站系統(tǒng)組成

光伏陣列區(qū)、升壓站是構成光伏發(fā)電站的重要組成部分。光伏發(fā)電站主要工作原理為，光伏陣列將所采集到的太陽能轉化為直流電能，并通過直流配電柜對所有直流電進行匯集，隨后通過逆變器以及變壓器的逆變、升壓將電能傳遞至中高壓電網(wǎng)，由電網(wǎng)系統(tǒng)進行統(tǒng)一調度使用。光伏發(fā)電站的升壓站主要包含變電設備、主控室、配電室以及其它附屬設施等等。而光伏陣列區(qū)則包括光伏匯流箱、光伏陣列、箱式逆變器以及箱式變壓器幾個部分。

光伏陣列主要由多個光伏組件依據(jù)一定的電氣連接方式以及特定的章程結構而組成的直流發(fā)電單元；匯流箱的應用可以將多個光伏組件線路進行合理配置連接，并對電流進行匯聚處理，通常為了保證匯流箱的可靠性，避免其損壞，往往會在匯流箱內增加熔斷器以及電涌保護設備；箱式逆變器內部配有逆變柜、交流配電柜以及通訊設備等。而箱式升壓變壓器則可以將逆變器中得到的交流電進行升壓，以便為更高層次升壓做好準備。

2.防雷裝置檢測要點分析

光伏發(fā)電站陣列區(qū)光伏組件直擊雷防護主要依賴組件自身金屬架構來接閃并引下，因此實際在對其進行防雷檢測往往與陣列區(qū)等電位檢測同時開展。

2.1光伏陣列區(qū)接地電阻檢測

如前文所述，光伏陣列區(qū)主要包括光伏陣列、變壓器、逆變器等設備，且所有設備均使用同一個接地系統(tǒng)。該接地系統(tǒng)主要分為人工接地體與自然接地體兩個部分。依據(jù)相關標準要求，對于光伏發(fā)電站光伏陣列區(qū)實測接地電阻值應當不高于4歐姆。現(xiàn)場開展檢測時還應當對設計圖紙進行參考，如若圖紙要求等級更高則應當依據(jù)圖紙要求進行測試。

為了進一步確保測量結果準確性，可以基于三極測量法，使用測試電流較高的《大型地網(wǎng)接地電阻測試》設備進行測量。而在測量時將電壓極隨著被測接地設備與測量用電流極之間連接方向移動3次，移動距離以dGC的百分之五為宜，從而能夠可靠的確定零電位區(qū)域。如若實際測量中誤差結果明顯高于百分之五，則可將用電極位置設定在中間位置。光伏陣列區(qū)往往面積比較大，且不同位置環(huán)境因素也有所不同，因此dGC選擇（4-5）D值往往比較難。而如若此時土壤電阻率較為平均，則dGC可以選擇2D，而dGP則可以選擇D值；如若土壤電阻率并不均勻，則dGC可以選擇3D，而dGP則可以選擇1.7D值。

2.2光伏陣列區(qū)等電位檢測

為了避免雷擊對站內設備以及人員造成損害，光伏陣列區(qū)中所有建筑物金屬構件與正常非帶電設備金屬外殼都應當基于等電位端子或者直接和接地系統(tǒng)進行有效連通。包括變壓器、逆變器、太陽能電板金屬框、匯流箱金屬外殼以及光伏組件金屬支架等均為陣列區(qū)以及建筑物構件。而箱式逆變器與變壓器的技術外殼應當依據(jù)就近原則與附近接地系統(tǒng)可靠接通，變壓器以及逆變器內部的電氣設備則與其金屬外殼保持連接。匯流箱、太陽能電板金屬外框、鎧裝線纜屏蔽層以及光伏組件電氣連接，各排光伏組件的技術固定件之間應當進行有效電氣連接。上述各個部分之間的連接材料以及最小面積、接閃器的光伏組件金屬外框材質與最小規(guī)格等參數(shù)均應滿足國標GB50057-2010相關要求規(guī)定。

2.3電涌保護器檢測

為了避免雷擊以及其它因素導致線路電壓過高，從而影響站內設備正常運行等情況出現(xiàn)，往往在下述特定位置配備了專業(yè)電涌保護設備即SPD，對設備進行有效保護。光伏匯流箱內往往需要安裝直流電涌保護、逆變器交流輸出位置會配備交流電涌保護、箱式逆變器中逆變器的直流輸入位置會安裝直流電涌保護、而箱式變壓器低壓輸出端則會安裝交流電涌保護等等。在對電涌保護工作性能進行檢測過程中，需要對各個連接線的連接可靠性、壓敏電壓值、漏電流大小等進行逐一排查。尤其是當首次對電涌保護進行檢查時務必依據(jù)電涌保護工作性能以及能量配合等進行綜合分析。

2.4升壓站檢測

對升壓站大地網(wǎng)接地電阻、接觸電勢以及跨步電壓等進行有效測量，并對升壓站地網(wǎng)進行網(wǎng)格化處理，以便后期針對性的編制升壓站地表電位圖；對變電設備和接地端子的連接可靠性進行排查。升壓站接地電阻設計應當與圖紙相符，通常以不高于1歐姆為宜，而諸如高山站等有地理位置以及地形環(huán)境等的約束，因此可將電阻值放大至4歐姆。此外，繼保中控室各個屏柜、設備、技術門窗、線槽以及機房LEB等也應當進行必要測試。

對升壓站建筑物接閃器、接地端子以及接地測試卡之間的連通情況進行排查，對建筑物里面的中控繼保室、各配電箱以及MEB等和接地網(wǎng)系統(tǒng)接地端子連接可靠性進行排查。對安置在變配電室低壓柜中的第一級SPD以及安置在每個二級配電箱的第一級SPD與作為第三級精細化保護的SPD工作參數(shù)指示、運行工況、安裝規(guī)范等進行檢查，并檢測敏感電壓與漏電流參數(shù)。

3.結束語

隨著環(huán)境污染問題越來越嚴重，人們逐漸意識到太陽能等一類清潔能源的重要性。相關研究預測二十一世紀太陽能發(fā)電技術將成為重要能源形式，將取代傳統(tǒng)能源方式成為世界主要供能方案。光伏發(fā)電站防雷檢測可以及時發(fā)現(xiàn)潛在問題并及時排除，提高供電可靠性。在開展檢測時，首先應當對發(fā)電站整個工作原理與設備構成有詳細了解，并依據(jù)相關規(guī)范分區(qū)域開展防雷設備檢測工作。對于升壓站進行檢測時可以采用地網(wǎng)區(qū)域網(wǎng)格化的方式，從而得到較為詳細全面的電位分布曲線。而對于光伏陣列進行檢測時，可以依據(jù)先獨立后連通的方式逐步進行，確保檢測效率與檢測質量。

參考文獻

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（作者單位：紅河州氣象局）