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光伏发电站防雷检测技术探讨

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摘要:内蒙古自治区拥有丰富的太阳能资源优势,加上近年来政策的大力支持,太阳能发电项目发展势头非常迅猛。自治区光伏发电站多建在空旷地区,易受雷击影响,所以光伏发电站的防雷检测工作变得日趋重要。由于光伏发电站的占地面积大,金属构筑物多,防雷检工作也十分繁杂。2016年中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局与中国国家标准化管理委员会联合发布了《光伏发电站防雷技术要求》,对电站的验收、检测提出了具体的要求。结合长期从事防雷检测工作的经验,对光伏发电站的防雷检测流程及技术提出了一些建议,以供广大检测人员参考讨论。

关键词:防雷检测;接闪器;引下线;接地装置

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。根据内蒙古电力行业协会公布的统计数据,截至2017年11月,内蒙古太阳能发电装机规模累计达到太阳能7.3078×106kW,同比增长16.15%.

1光伏发电站防雷装置检测现状

1.1太阳能资源分布情况

根据美国宇航局NASA数据库气象资料统计,我区太阳能资源较丰富,太阳能总辐射为1331~1722kW•h/(m2•年),仅次于西藏,居全国第二位。全区太阳能资源分布特点是自东向西南递增,阿拉善盟、鄂尔多斯市和巴彦淖尔市等地区太阳能资源较好,尤其是阿拉善盟额济纳旗,太阳能资源最为丰富。

1.2雷电易发区区划

根据内蒙古自治区气象局发布的《内蒙古自治区雷电易发区域及其防范等级划分》,将内蒙古划分为5个区域,大体上呈中部高两边低的情况,其中,极高易发区、高易发区、较高易发区、中易发区、一般易发区分别占内蒙古自治区总面积的3.89%,20.35%,44.63%,13.01%,18.12%,较高以上易发区接近70%.1.3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。

2光伏发电站的防雷装置检测

光伏电站所涉及的防雷装置一般包括接闪器、引下线、接地装置和过电压保护装置。检测时按照检测的实际情况,又一般把整个光伏发电站分为光伏组阵区和场站区,由于场站区主要建(构)筑物为升压站和综合站房,与一般的发电厂区别不大,在此主要讨论光伏组阵区的防雷检测。

2.1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。

2.2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。

2.3光伏组阵区的接地装置检测

光伏组阵区的接地装置与一般建筑的接地装置没有特别不同的地方,只不过规模较大,其接地干线往往有几千米甚至几十千米长,都由人工接地体组成。如果接地装置连接良好,接地电阻值不会很高,单纯的光伏发电站光伏方阵接地装置的工频接地电阻不宜大于10Ω,高电阻地区(电阻率大于2000Ω•m)最大值不高于30Ω。在测试仪器选用上,建议用大型地网接地电阻测试仪测量,因为接地装置体量较大时,受外界干扰较大且对测试电流有较高要求,普通的接地电阻测试仪不能达到其要求。测试时,应区分接地电阻测试和接闪器、引下线、接地体之间的连接测试。

2.4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;最后看其输入线和输出线的截面积是否符合表2要求。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。

2.5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。

3总结与期望

根据国家气象局风能太阳能评估中心划分标准,内蒙古南部属太阳能资源一类地区,资源丰富,全年辐射量在6700~8370MJ/m2,相当于230kg标准煤燃烧所发出的热量。根据内蒙古自治区发展和改革委员会编写的《内蒙古自治区2013—2020年太阳能发电发展规划》,到2020年,内蒙古太阳能发电装机规模将达到6000MW。相对应的,光伏发电站防雷检测需求也会大量增长。为了更好地开展此项服务,不仅需要各地气象防灾机构的全力保障,还需要社会各类防雷检测机构的大力配合。不仅如此,还需要规范检测市场,加强对检测工作事前事后的监管,保证发电站的各项工作安全运行。

参考文献:

[1]中国中元国际工程公司,五洲工程设计研究院,中国气象学会雷电防护委员会,等.GB50057—2010建筑物防雷设计规范[S].北京:中国标准出版社,2010.

[2]上海市防雷中心,安徽省防雷中心,天津市中力防雷技术有限公司,等.GB/T21431—2015建筑物防雷检测规范[S].北京:中国标准出版社,2015.

[3]中电电气(南京)太阳能研究院有限公司,协鑫光伏系统有限公司,四川中光防雷科技股份有限公司,等.GB/T32512—2016光伏发电站防雷技术要求[S].北京:中国标准出版社,2016.

[4]钟颖颖,束建,朱恺,等.太阳能光伏发电站防雷技术探讨[J].电瓷避雷器,2012(2):100-105.

[5]金师.呼和浩特市地区雷电防护研究[D].呼和浩特:内蒙古大学,2012.

作者:金师 单位:呼和浩特市气象局

光伏发电站防雷检测技术探讨责任编辑:张雨    阅读:人次