光伏发电站防雷装置检测分析

光伏发电站防雷装置检测分析

魏嘉明  赵鹏

辽宁雷电防护工程有限责任公司，辽宁 沈阳 110001

摘要：随着全球性传统能源短缺、气候变暖和环境污染等问题日益突出,各国政府加大了对包括太阳能在内的各种新能源的政策扶持力度。随着国家太阳能补贴电价等配套扶持政策的出台及太阳能电池组件价格的不断下跌,太阳能发电项目的经济性有了显著的提高,内蒙古自治区太阳能电站开发企业的开发建设意愿越来越强烈。

关键词：光伏发电站；防雷装置；检测分析

1太阳能光伏电站组成

1.1升压站

升压站一般包括主控室（继保室）、变电装置、配电室（高压配电室、低压配电室、gis室等）以及其他附属设施及生活设施等。

1.2光伏阵列区

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。

2防雷检测现状

尽管目前内蒙古各类光伏发电站的光伏方阵、建(构)筑物、机电设备及各种设施等不同程度地采取了相关的防雷措施,并按照国家法律法规要求定期开展了防雷检测工作,但具体的防雷装置检测流程与实际操作却并不相同,手法各异,在对防雷装置安全性能进行设计、施工质量验收、定期检测和隐患整改时,对国家相关的防雷技术标准理解角度也并不一致,给工作带来极大的不便。而内蒙古光伏发电站同时具备山地、平原、草地等环境特征,相关设施有其特殊的防雷要求,检测难易程度差距很大。本文在此基础上,结合平时对光伏电站的防雷检测经验,希望能找出较为合适的检测流程,提高内蒙古光伏发电站的防雷检测效率,最大限度地预防和减少雷电灾害造成的危害和损失,有效保障光伏发电站的安全运营。

3光伏发电站防雷装置检测

3.1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,每次移动的距离约为dGC的5%。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。在实际测量中,由于光伏阵列区占地面积比较大,周围地理环境也比较复杂,dGC取(4~5)D值会比较困难,此时如果接地装置周围的土壤电阻率较均匀,dGC可以取2D值,而dGP取D值;当接地装置周围的土壤电阻率不均匀时,dGC可以取3D值,dGP值取1.7D值。

3.2光伏组阵区的接闪器检测

相比于一般建(构)筑物,光伏组阵区的接闪器更为单一,大部分光伏发电单元的接闪器都由光伏方阵框架、支架上的接闪针或带组成。内蒙古光伏电发电单元一般设置在空旷的空地或者大型温室顶部,总体高度较低,检测人员不必登高就可以接触其实体,检测难度较小。值得注意的是,有的光伏组件由金属支架固定后,下部利用可调节选装设备连接在底座上,旋转设备都为螺栓连接。长时间暴露在空气中,连接部位极易锈蚀,其接地电阻与底座相差较大,最多可达几十欧姆以上,所以检测时应注意光伏组件连接方式,必要时可加大工作量,利用等电位测试设备检测连接部位。

3.3光伏组阵区的引下线检测

装设在屋面的光伏组件的引下线一般为专设引下线,其材料为热镀锌圆钢或扁钢,检测时应注意其间距是否符合所在建筑的引下线间距要求。

装设在地面的光伏组件的引下线一般会利用其本身金属支架或者另行明敷。检测时应注意其材质是否符合《光伏发电站防雷技术要求》GB/T32512—2016中附录A的要求。与建筑物不同的是,构筑物的接闪器或者引下线的支架都是钢结构本身或者金属支架,所以要对各支架的间距进行测量。

3.4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。

安装在汇流箱内的电源SPD应选用Ⅱ类试验的电涌保护器,SPD每一模标称放电电流In值应根据光伏电站规模确定,大于30MWP的大型电站In值不应小于20kA,小于30MWP且大于1MWP的中型电站In值不应小于15kA,小于1MWP的小型电站In值不应小于10kA;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。

3.5光伏组阵区过电压保护装置检测

光伏组阵区的过电压保护装置一般会安装在汇流箱和逆变器箱内,多由生产厂家集成安装。为了减少光伏组件与逆变器之间连接线,也为了方便维护,提高可靠性,目前较多企业使用的是光伏防雷汇流箱,它主要由SPD、太阳能正极输入和短路器、太阳能负极和负极汇流段子、直流正极汇流端和接地装置组成。对其进行检查时,首先应看运行状态是否正常,主要方法是对照说明书看其指示灯情况;其次检查熔断器,防止熔断器熔断后电池板处于开路状态,光伏电池电能不能输出。特别需要注意的是,检测设备时,应注意输入、输出均可能带电,防止触电或损坏其他设备。

3.6其他注意事项

由于光伏发电站的特殊性,相对于其他检测时,其自然环境比较复杂,所以检测时应对检测人员的着装和保护措施加以规定,安全帽和工作服是必不可少的,检测鞋尽量选取高帮防滑的工作靴,以保护检测人员。另外,检测时应注意区分项目需要检测还是检查,工作时应有电厂工作人员陪同,特别是首次检测时必须询问整体防雷装置的隐蔽工程情况。在对汇流箱、逆变器进行检测、检查时,首先应看其是否带电,以防引起不必要的事故。

结论

光伏发电是以各具有巨大发展潜力的技术,随着社会进步和发展,将有更多的光伏发电站进入我们的视野,雷电作为对光伏电站威胁最大的自然灾害之一,我们不容忽视,对光伏电站的防雷检测工作更应严格、仔细,检测中应对光伏电站的结构和特点充分了解,掌握防雷检测部位及关键环节。

参考文献：

[1]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,2019(6):551-556.

[2]大型地网接地阻抗测试中注意事项探析[J].叶平,罗志勇,余文静.价值工程.2019(32).