山區大型光伏發電系統防雷接地技術探究與應用

陳健 劉娟

摘要：光伏發電系統需要以配線區的太陽能電池板為基礎。為了減少土地浪費，大型太陽能光伏發電廠往往建在遠離城市的山坡上。發電廠周圍沒有高樓。位于高雷擊危險區。山區土壤電阻率高，輻射范圍大，廠房內電氣設備較多。因此，根據地面光伏電站一期工程中遇到的實際問題，保證安裝質量顯得尤為重要。論述了山坡光伏發電系統防雷接地技術的完成方法。在滿足圖紙設計要求的基礎上，實現“因地制宜、經濟合理”，并在此基礎上擴大應用。

關鍵詞：太陽能;光電;雷電;技術。

近年來，隨著半導體材料科學的飛速發展，新能源在發電中得到了廣泛的應用。太陽能光伏系統以其高效率、高穩定性和良好的經濟性而受到越來越多的關注，被認為是最佳的新能源。由于山區土壤條件惡劣，防雷接地電阻合格率僅為6%，不能滿足圖紙設計要求，給光伏系統的安全運行帶來巨大風險。

1太陽光伏電池方陣地形、地貌

由于地形起伏較大，基巖埋深較淺，頂部主要直接露出來。除了一些酸性或堿性巖漿巖外，主要使用石灰巖，還有一些砂巖和頁巖。巖體風化程度很高，地表有時被殘積物覆蓋，谷底堆積著厚厚的泥沙、坡積物或沖積物，這些都是丘陵邊緣新的松散沉積物。盡管該地區的水熱條件不足以使石灰巖在水熱條件下形成大規模的右旋地貌，但粗糙的牙膏巖是常見的。

2太陽能電池系統防雷技術

2.1直接防雷

直接擊雷安全防護包含防雷接地（網，線，帶），引下線和接地保護構成外界防雷接地系統，主要是為了更好地維護房屋建筑免受遭雷擊導致火災事故及生命安全事故;0級保護區具體有防雷接地（網，線，帶）和接地系統（電線接頭，地極）。

2.2防浪涌

為了更好地降低浪涌保護和雷擊過壓對設施產生的損害，在通電電纜線上組裝浪涌保護設備。太陽光伏并網發電系統中雷擊浪涌保護器侵入通道，除太陽能充電電池方陣外，也有配電網，接地線等。

2.3等勢連接

在金屬物件間完成等電位連接，避免相互之間造成短路故障或穿透。等勢連接是一種機器設備過壓保護，同時是一種避免漏電的有效的方式。太陽能光伏發電并網系統的關鍵部分是全部的鋼結構和機器設備外殼相接并接地裝置，這也是光伏電站防雷接地系統的關鍵。

3光伏電站工程防雷接地系統驗收遇到的問題

20MW路面光伏發電站新項目場所核心坐標為N33.97°，在E117.39°，太陽能發電陣列主要運用西南山坡（即1區），南山坡（即2區）或東南山坡（即3區）來布局，但公路邊坡大多數為硬石，現階段已進到生產制造運作環節，按河北能源工程設計公司設計院設計圖開展工程施工，設計方案接地線電阻不得超過4Ω。這臺太陽能光伏發電站的地已竣工，經避雷核心檢測，20MW路面光伏發電站新項目房屋建筑和配電站的防雷接地線合乎設計規定，在35kV路線出入口設定高壓避雷器，在35kV配電設備母線槽上組裝一組氫氧化物高壓避雷器，35kV配電設備母線槽上配有無空隙氧化物高壓避雷器。箱變，直流電配電箱，污廢箱逐步安置高壓避雷器合乎設計規定。

4太陽能電站工程項目防雷接地系統電阻值大的根本原因

太陽能光伏系統最好是應用封裝有固定部件的金屬邊框作為閃光燈，在沒有擋住太陽的情形下，只特別注意凸起一部分，并將支撐架固定不動好，可做到避雷實際效果，大中型光伏發電站太陽能發電列陣避雷宜選用這些方式。本產品的太陽能組件接地網主要用于水準接地網，豎直接地裝置協助，邊沿封閉式的圓孔復合型接地網，網眼間距5～6m。用-50×5熱鍍鋅扁鋼，立柱式接地裝置用φ20，L=2.5m無縫鋼管和水準鋪設的方管電焊焊接，全部接地網鋪設在距地表以下1.0m處。根據電厲行業標準DL/T621-1997附則A中的要求，大中型復合型接地網接地線電阻值可按簡單計算公式。

接地裝置互聯網的接地線電阻與土壤電阻率ρ正相關，與地開啟度的值S反比。1區35KV1-5#箱變遮蓋的太陽能組件陣列達58.20Ω/m，土層較弱，巖層多，鋪設接地體不夠深，導致1區35KV1-5#箱變遮蓋的太陽能組件陣列達58.20Ω。

5光伏電站工程防雷接地系統的設計思想

所確立的防雷接地光伏發電站的整體地貌北高南低，往西南山坡（即1區），南山坡（即2區）或東南山坡（即2區）為借助，但因為公路邊坡多見硬石，太陽光電陣列遍布覆蓋面廣，并且樣子不規律，給防雷接地線的制定和作業產生了艱難。根據對好幾個地址的參觀考察，融合施工現場地貌的具體情況，挑選1區作為光伏發電系統防雷接地線試點區，討論行得通的小規模接地網的方式和方式，設計施工具體方法如下所示：而且選用35kV高壓開關柜1-5#箱變和地基基坑開挖，使其根據挖到約14m長，寬2～7m，深約1m的純天然礦坑，選擇中間網格圖規格8m×4m，再用挖土機挖沉2m，按8m×4m柵格數據1m尺寸橫縱地進入32個豎直接地體，進入深層0.5m。垂直地體可以選用50cm×50cm×5cm的熱鍍鋅角鋼或φ50mm/壁厚不小于3.5mm鍍鋅鋼管。當32根豎直接地體打進礦坑后，用粘土遮蓋約1m深，電焊焊接深層2m上下的水準接地體，水準接地體可以用50cm×5cm的熱鍍鋅扁鋼電焊焊接成網眼不得超過1m的總面積8m的鍍鋅扁鋼。用50cm×5cm熱鍍鋅扁鋼電焊焊接在四角各接地體上都各有一個小接地網，四周包起150～200cm厚的高效降阻劑，上邊再蓋1.8米的黏土。

結語

文中根據對山區地帶太陽能光伏發電系統防雷與接地技術性的討論，對路面光伏發電站新項目開展優化，而且在中后期建設工程中獲得普遍的運用，為大電阻山區地帶光伏發電系統的防雷與接地技術性保證了不錯的解決方法，實踐活動表明，該工藝在避雷防災減災上獲得了較好的社會經濟效益和社會經濟效益。

參考文獻

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