農(nóng)業(yè)光伏電站工程中的防雷接地施工技術

苗國榮，張紹龍，李 巖

唐山市氣象局，河北唐山 063000

作為一種清潔能源發(fā)電方式，農(nóng)業(yè)光伏電站是解決能源供應和環(huán)境污染問題的重要手段。隨著電力系統(tǒng)和電站規(guī)模的擴大，電站的安全性和可靠性變得尤為重要。防雷接地施工技術旨在保障電站在雷電天氣下排除雷電對設備和系統(tǒng)的危害，確保電站正常運行，關鍵步驟包括選擇合適的接地裝置、合理埋藏接地體、優(yōu)化接地線路和防腐措施。農(nóng)業(yè)光伏電站的特殊性使防雷接地工程更加復雜，因此在使用該項技術時需要綜合考慮地理環(huán)境、氣象條件和電站結構等多個因素。

1 農(nóng)業(yè)光伏電站工程防雷接地施工技術

1.1 接地裝置的選擇和要求

在農(nóng)業(yè)光伏電站的防雷接地施工中，接地裝置的選擇和要求至關重要，直接影響電站的防雷和安全性能。接地裝置包括接地極、接地線或接地網(wǎng)。接地極引導雷電電流入地下，由金屬制成并埋藏在地下；接地線連接設施，確保共享相同電位；接地網(wǎng)是大型接地系統(tǒng)，提供廣泛的防雷保護。其中，接地裝置需符合國家、地方標準和電站設計要求，包括材料、尺寸和規(guī)格的選擇，以確保導電性能和機械強度；導體切面應符合熱穩(wěn)定性和機械強度標準，以有效分散電流并降低接地電阻；焊接質量和連接方式也需符合標準，確保其可靠性、穩(wěn)定性。

1.2 外部接地線的使用

在農(nóng)業(yè)光伏電站的防雷接地施工技術中，外部接地線的使用是一項關鍵措施，旨在確保各個設施之間的電位一致，有效地分散和引導雷電電流，降低雷電沖擊對電站的影響。外部接地線通常采用熱鍍鋅扁鋼，其尺寸通常為40 mm×4 mm。這種扁鋼具有足夠的導電性能和機械強度，可以有效地傳導雷電電流，并且耐腐蝕性能較好。在使用外部接地線時，需要注意以下3個方面的要求。

第一，外部接地線的鋪設規(guī)定應嚴格按照電站的設計要求進行。接地線應連接到各個設施的金屬部件，以確保每個設施共享相同的電位。連接點的位置和數(shù)量應根據(jù)設計要求進行合理布置，以形成一個有效的接地網(wǎng)絡。

第二，外部接地線需嚴格按照相關標準進行焊接和連接。焊接時，應確保焊接點飽滿，沒有夾渣、咬肉、裂痕、虛焊、氣泡等缺陷，以保證焊接的可靠性和穩(wěn)定性。

第三，焊接完成后，應清理焊接位置的焊渣，并涂刷防腐漆進行防腐處理，以延長接地線的使用時間[1]。

1.3 人工接地體(極)的安裝步驟

在農(nóng)業(yè)光伏電站的防雷接地施工技術中，人工接地體(極)的安裝是關鍵步驟之一，它直接影響著電站的防雷性能和安全性。

第一，根據(jù)設計要求和電站布局，確定人工接地體(極)的數(shù)量和位置。接地體(極)的數(shù)量應滿足電站的防雷需求。同時，要合理選擇位置，以確保全面覆蓋電站區(qū)域。此外，還要考慮地形、土壤條件和雷電風險因素。

第二，準備接地體(極)的材料和設備。接地體(極)通常由鍍銅或鍍鋁的鋼材制成，長度通常不小于2.5 m。接地體(極)的頭部可以根據(jù)實際情況進行加工，以適應不同的土壤類型。此外，還需要手持電錘、保護管帽、焊接設備等工具和材料。

第三，根據(jù)設計圖紙和測量，確定接地體(極)的具體位置。在確定位置后，使用電錘將接地體(極)打入地面。通常情況下，一人手扶接地體(極)，另一人用大錘敲擊樁體頂端。為防止接地管端受力不均勻導致歪斜，可以對接地體(極)進行加工，使其頂端平頭或斜面狀。如果遇到堅硬的土壤，可以將接地體(極)的尖端加工成圓錐體，以便打入地下。

第四，接地體(極)打入地下后，應確保其與地面保持垂直狀態(tài)，并且距離地面的高度應保持在60 cm左右。這一步驟的關鍵是確保接地體(極)與地下土壤充分接觸，以提高接地效果。

1.4 挖溝和施工深度

在農(nóng)業(yè)光伏電站的防雷接地施工技術中，挖溝和施工深度的確定是確保接地體(極)有效埋藏于地下，以提供良好接地效果的重要步驟。

第一，應根據(jù)設計要求和實際情況合理規(guī)劃挖溝的位置、深度。通常情況下，挖溝的深度應在0.6～0.8 m之間，可以確保接地體(極)能夠埋藏在足夠深的土層中，以獲得良好的接地效果。挖溝的寬度和形狀也應符合設計規(guī)范，以容納接地體(極)的安裝和連接。

第二，在挖溝的過程中，應特別注意土壤的性質和可能存在的障礙物，如石塊或根系。如果在挖掘過程中發(fā)現(xiàn)有石塊等障礙物，應及時將其清除，以確保接地體(極)可以埋藏在土壤中，而不受到任何干擾。挖溝的底部也應夯實，以確保接地體(極)能夠穩(wěn)固地安裝在土壤中。

第三，挖溝完成后，需要立即裝配接地樁和鋪設接地鍍銅鋼筋，避免土方塌落[2]。

1.5 扁鋼的敷設和焊接

第一，確定扁鋼的位置。根據(jù)工程設計圖紙和實際需求，確定扁鋼的準確位置。通常，扁鋼會與電站的支架或其他金屬結構相連接，以確保有效的接地性能。因此，在確定扁鋼的位置時要注意避免沖刷和損壞，并確保扁鋼與其他接地元件進行適當?shù)倪B接。

第二，準備扁鋼。在安裝之前，需要對扁鋼進行檢查，確保其表面光滑，無銹蝕和腐蝕。如果有銹蝕或腐蝕，應進行清洗和處理，以恢復其表面的金屬質量。扁鋼的長度和尺寸也應符合設計要求。

第三，敷設扁鋼。按照設計要求和位置將扁鋼準確敷設在支架或金屬結構上。通常，扁鋼會與支架或結構焊接，以確保穩(wěn)固地連接。由經(jīng)驗豐富的焊工進行焊接，確保焊縫的質量和強度。同時，確保焊接點充分接觸，沒有松動或空隙。

第四，檢查焊縫質量。在焊接完成后，應對焊縫進行質量檢查，確保沒有裂縫、氣孔或其他焊接缺陷。如果發(fā)現(xiàn)問題，應及時修復并重新檢查，直到焊縫符合要求。

第五，接地測試和驗收。完成扁鋼的敷設和焊接后，需要進行接地測試，以確保接地系統(tǒng)的性能符合規(guī)范和設計要求。只有在測試合格后，才能進行接地系統(tǒng)的連接和投入使用。

1.6 核驗接地體(線)的質量

核驗接地體(線)的質量是農(nóng)業(yè)光伏電站防雷接地施工過程中的關鍵步驟，可以確保接地系統(tǒng)的可靠性和性能。

第一，核驗包括物理檢查和電性測試2個方面。在物理檢查中，施工人員應仔細檢查接地體(線)的外觀，包括檢查是否有明顯的損傷、腐蝕、松動或斷裂。任何損壞或不合格的接地體(線)都應立即更換，以確保系統(tǒng)的可靠性。此外，還應檢查接地體(線)的連接是否牢固，無松動現(xiàn)象。

第二，電性測試是核驗接地體(線)性能的重要手段。施工人員應使用合適的測試儀器，如接地電阻測試儀，來測量接地體(線)的電阻值。根據(jù)項目的要求和規(guī)范，電阻值應在合理的范圍內，以確保接地系統(tǒng)具有良好的導電性能。如果測得的電阻值超出規(guī)定的范圍，就需要采取相應的措施，如加強接地體(線)的連接、更換不合格的部件等。

第三，應注意確保接地體(線)與周圍土壤之間的良好接觸。如果有任何雜質、油污或絕緣物質阻礙了接地體(線)與土壤的接觸，應予以清除和處理，以提高接地效率[3]。

2 防雷接地現(xiàn)場試驗

2.1 試驗要求和標準

防雷接地試驗應符合相關國家和地方標準以及項目設計規(guī)范。試驗要求應在項目規(guī)劃和設計階段明確定義，包括接地電阻測試、連通性測試、電流-電壓表測試等。明確試驗要求，以確保測試的準確性和可靠性。試驗應按照國家標準DL/T 475—2017《接地裝置特性參數(shù)測量導則》進行，該標準規(guī)定了防雷接地系統(tǒng)的測試方法和要求。試驗應針對不同部位和設備進行，根據(jù)具體情況進行針對性測試。應記錄試驗結果并與規(guī)劃設計要求進行比對，以確保接地系統(tǒng)達到預期的性能、標準。

2.2 接地連通性試驗

第一，選擇測試方法。接地連通性試驗通常采用直流電壓表法。測試時需要在接地系統(tǒng)中的相鄰部位的電氣設施的接地線之間連接1～2 A的電流，然后測量它們之間的電壓降。這一測試方法能夠有效地檢查接地系統(tǒng)的連通性，確認各個部位之間是否建立了良好的電氣連接。

第二，測試。在測試開始前，需要準備好測試儀器，包括直流電壓表、適當?shù)碾娏髟?。然后，根?jù)接地系統(tǒng)的設計和布置，選擇測試的部位和接地線進行測試。測試時，需要確保電流源的電流不超過設計要求，并測量各個部位之間的電壓降。

第三，分析測試結果。根據(jù)測試結果，可以判斷各個部位之間的電氣連接是否良好。如果測試結果顯示電壓降明顯偏高，可能意味著存在電氣連接問題，需要進一步檢查和修復。

第四，記錄和報告測試結果。將測試結果記錄下來，并生成測試報告[4]。

2.3 接地電阻測試方法

第一，選擇準確穩(wěn)定的電流-電壓表作為測試儀器。確保測試儀器的精度和測量范圍符合要求。第二，準備好測試線路，包括電流極和電壓極。電流極連接到接地系統(tǒng)的一端，電壓極連接到另一端。確保測試線路連接牢固、無松動或腐蝕。第三，施加適當大小的測試電流，通常在1～2 A之間，以產(chǎn)生可測量的電壓降。測試電流的大小應符合相關標準和規(guī)范要求。第四，使用電壓極測量接地系統(tǒng)中的電壓降。電壓降是計算接地電阻的關鍵參數(shù)，確保測量準確穩(wěn)定。第五，根據(jù)測試電流和電壓降的測量結果，使用歐姆定律計算接地電阻的數(shù)值。計算接地電阻時應遵循相關的計算公式和標準，確保準確可靠。

2.4 測試程序和數(shù)據(jù)分析

測試程序和數(shù)據(jù)分析是農(nóng)業(yè)光伏電站防雷接地工程中的關鍵步驟。

第一，制定詳細的測試程序，包括測試部位、測試儀器選擇和設置、測試電流和電壓設定、數(shù)據(jù)記錄和報告格式等要求。執(zhí)行測試程序時，確保測試儀器準確穩(wěn)定，測試線路連接牢固。

第二，記錄測試數(shù)據(jù)，包括測試日期、部位、儀器參數(shù)、電流和電壓數(shù)值、電壓降等信息。進行數(shù)據(jù)分析，計算接地電阻和評估接地連通性，判斷接地系統(tǒng)是否符合設計要求和標準。

第三，編制測試報告，包括測試程序執(zhí)行情況、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)分析結果、結論和建議。測試報告用于評估接地系統(tǒng)性能和指導后續(xù)維護工作。

3 防雷接地系統(tǒng)施工質量控制要點

3.1 質量預控

在進行施工前，施工團隊應認真審核設計圖，確保設計圖中的接地系統(tǒng)相關內容準確、完整，并與實際工程要求相符。審核過程中需要關注以下3個方面。

第一，檢查接地系統(tǒng)的設計是否符合相關標準和規(guī)范。設計圖應符合國家和地方相關的電氣工程標準和防雷接地系統(tǒng)的規(guī)范要求，確保設計中的接地極的數(shù)量、類型、位置、深度等參數(shù)滿足標準規(guī)定，接地線、接地體等材料和構造符合規(guī)范要求。

第二，核實接地系統(tǒng)與其他電氣設備和建筑結構的協(xié)調性。設計圖中的接地系統(tǒng)應與電氣設備、建筑結構和其他管線等各項工程相協(xié)調，避免沖突和干擾。施工人員要確保接地系統(tǒng)與電氣設備的連接和引導線路的設計合理，以確保系統(tǒng)的連通性和可靠性，并要確保設計圖中的標記和符號應具有清晰的可讀性，能夠準確傳達接地系統(tǒng)的布局和構造，以便施工人員能夠準確理解和執(zhí)行設計要求。

第三，施工人員的分析和理解。施工人員在農(nóng)業(yè)光伏電站防雷接地系統(tǒng)施工中，需要具備對設計圖的充分分析和理解能力，深入分析設計圖中的接地系統(tǒng)布局和構造，理解接地極的位置、數(shù)量以及與電氣設備和建筑結構的關系。同時，施工人員應熟悉相關的電氣工程標準和防雷接地系統(tǒng)的規(guī)范要求，以確保施工過程中的操作和材料選擇符合規(guī)定。此外，施工人員需要了解接地系統(tǒng)的作用和重要性，及其對電氣設備和建筑結構的影響，從而增強施工人員對任務的責任感和重要性的認知，使其更加注重細節(jié)和質量。

3.2 施工質量控制

3.2.1 材料的合格性檢查第一，施工人員應核對所有材料的合格證和試驗報告，包括接地極、接地線、接地體等，這些文件可以明確材料的性能指標、規(guī)格和質量信息，以確保符合相關標準和規(guī)范。

第二，施工人員應檢查材料的尺寸和外觀，測量每塊接地極、接地線，并檢查其外觀是否完好，及時處理任何尺寸偏差或外觀損壞。對特殊要求的材料，如鍍鋅材料、銅包鋼材料等，需要特別注意檢查其鍍層均勻性、銅層與鋼材的黏附情況等。

第三，施工人員應仔細記錄所有材料的信息，包括合格證號碼、生產(chǎn)日期、供應商信息等，以此作為施工質量的依據(jù)，且有助于后期的質量追溯和管理。

3.2.2 關鍵部位和工序的質量控制第一，接地裝置是防雷接地系統(tǒng)中的關鍵部位。在安裝接地極和接地線的過程中，必須嚴格按照電氣圖紙和設計要求進行施工。每個接地極和接地線的連接必須牢固可靠，不得出現(xiàn)松動或脫落的情況。

第二，施工人員應特別注意使用柱鋼筋作為防雷引下線的地網(wǎng)，應按照電氣圖紙和設計要求進行標記、焊接和定位柱鋼筋，避免出現(xiàn)漏焊、錯位焊接以及焊接長度和質量不符合規(guī)范要求等情況。特別是在結構變換層，由于柱鋼筋的調整，防雷引下線容易因焊接到錯誤的主筋而導致接地中斷，因此需要額外的驗證和審核。

第三，避雷帶支架的裝配也是一個關鍵工序。施工人員必須確保避雷帶的尺寸符合設計要求，避雷帶的安裝也要結實穩(wěn)固。此外，避雷帶支架之間的距離應符合規(guī)范要求，以確保防雷接地系統(tǒng)的均勻性、穩(wěn)定性[5]。

4 結束語

農(nóng)業(yè)光伏電站工程中的防雷接地施工技術對電站的安全性和可靠性至關重要。通過合理選擇接地裝置、優(yōu)化接地線路、嚴格執(zhí)行施工步驟以及定期核驗質量，可以有效降低雷電危害，保障電站設備的安全運行，推動清潔能源的可持續(xù)發(fā)展。未來的研究和實踐應繼續(xù)關注防雷接地施工技術的創(chuàng)新和改進，為農(nóng)業(yè)光伏電站工程提供更為可靠、高效的防雷接地解決方案。