摘要：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：光伏太阳能；发电站；防雷技术
引言
作为一种清洁的可再生能源，太阳能在现代能源产业中具有良好的发展前景。将光伏太阳能应用于发电之中，是一项具有重要意义的举措。它为电力的开发与应用带来了可持续的动力与支持。在光伏太阳能发电产品的应用过程中由于其通常安装的位置以及作业的相关环境的特殊性，导致光伏太阳能相关设备受到雷击的可能性较大。在进行光伏太阳能设计时通常需要结合综合防雷体系，这样才能够保证光伏太阳能发电系统正常作用的发挥。在光伏太阳能设备的应用之中，设计和实施综合防雷体系是保障光伏太阳能设备正常运行的必要措施。
1光伏发电系统的防雷问题
光伏太阳能发电系统的组成主要包括太阳能电池板、蓄电池组、控制器以及逆变器。使用光伏太阳能进行发电，在我国出现的时间比较短，对于发电过程中的防雷设计规范，到目前为止还没有比较专门的规定。一般情况下依据的是《建筑物防雷设计规范》和电力系统的相关规定来进行设计的，这样的设计与实际效果相比，差别很大。由于太阳能电池阵列和设备机房的高度一般都小于5m，如果按照《建筑物防雷设计规范》去执行的话，通常情况下是不用考虑防直击雷的。光伏发电系统的类型与常规发电站是不能等同的，其主要特点是太阳能电池方阵相对占地面积较大，如果遭受雷击出现火灾，其损失也是难以估量的。因此，必须要综合考虑地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律以及防护目标的特点等因素实际情况，来对光伏太阳能发电站遭受雷击的风险进行评估，进而制定相关的措施。
2光伏电站防雷设计
国家能源局标准《光伏发电站防雷技术规程》(DLl364--2014)规定光伏发电站的接闪器保护范围应依据“滚球法”进行计算，依据雷电防护等级选取滚球半径，代人公式直接计算保护范围。而忽视光伏电站内各被保护设备的绝缘耐受水平与其雷电击距，因此本文提出将三者联系起来进行防雷设计，方法具体如下：
(1)确定雷电防护等级与滚球半径；计算保护范围与避雷针高度。
(2)计算雷电流幅值与击距。
(3)比较最小滚球半径与雷电流幅值对应的击距及被保护设备绝缘所能承受的最大雷流幅值，若前者小于则被保护设备，则设备得到保护；反之，设备就遭到雷击，造成雷电事故。
(4)用画图法验证避雷针的保护范围与击距对光伏电站设备是否构成危害。
3防雷的安全工作
太阳能光伏发电投入大，太阳能电池阵列越大，才能发挥更大的电力，一般大型太阳能发电设备周边都是用铝合金组成的和其他的钢材组成，大量的金属材料在雷雨天气、露天的环境下容易遭受雷电的袭击。在我国，太阳能光伏发电站多在一些雷暴雨天气频发区，被雷击中的几率相对来讲比较大。
3.1直击雷防护
直击雷防护是做好防雷工作的有效途径之一。它主要利用避雷针、带、线，这是一种联系性比较强的主动防雷措施。在传统避雷针上安装主动触发雷电的系统，相当于主动触电，通过吸引雷电的方式来加强对避雷针的保护力度。这种主动引电方式一定程度上来讲可以减少安装避雷针的数量。
光伏太阳能发电系统的主要部分就是外部的太阳能电池板，它一般分布在高原山地区域，或者安装在山脉的斜坡面上，或安装在建筑物的屋面上，处于一定的防雷区内。假如太阳能电池板安装的位置不在防雷区域之内，那么就需要对其采取相关的防雷击措施。依据相关的规定，对于太阳能电池板，可以按照60m滚球半径来采取措施防止直击雷。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，太阳能电池板的金属支架应该和接闪针进行等电位连接，同时还要和屋面防雷装置进行连接。可将组件金属边框当做接闪器，用来对整个组件的表面进行保护，同时把光伏电池方阵金属支架和边框紧密牢固的进行焊接，并将支架作为接地极或与屋面防雷装置等电位电气连接接地。光伏发电系统直流侧线路正负极都不要接地，另外，直流监测配电箱里面要设置一级浪涌保护器，这样做的目的是为了避免由于雷电而引发线路过电压。
3.2逆变箱
在针对逆变箱进行防雷保护时，首先要将逆变器的输入端和蓄电池进行连接，使得输出端和交流配电柜的输入端进行连接。依据雷电感应的分配规律，逆变箱的输出端需要进行保护，这个保护在横向和纵向上都要进行。就是说，在相线（L）和地（PE）之间、零线和地之间、相线和零线之间都要采取安装过电压保护器的措施。
3.3防雷击电磁脉冲
(1)注意均压和等电位连接
不同的金属之间具有一定的电位差和故障电压，为了能够最大程度的减小这种差异，太阳能电池板的四周的金属框架和铝合金框架、蓄电池以及线缆的金属屏蔽层等都必须进行较好的等电位连接。依据相关的规定，等电位连接有两种结构，一种是S型的星形结构，一种是M型的网状结构。一般情况下，对于规模比较小的光伏发电系统来说，S型的网状结构更适合，针对高原山地大面积大规模的太阳能电池方阵，建议接合方阵支架以及方阵间的分布状况，采取M型的网状结构。
(2)线缆的屏蔽
太阳能电池板的入户线路经常会受到电磁干扰，为了避免这种现象出现，就需要对入户的线路进行合理的敷设，同时还要做好线路屏蔽工作。在选择线缆的时候，要特别注意，应该选择带有金属屏蔽层的电缆，与此同时还要穿金属管进行敷设。在防雷区里，线缆的金属屏蔽层和金属管必须要做好等电位电气连接。
(3)过电流以及电压的维护
雷击电磁脉冲经常会产生过电压以及过电流，它们经过入户线路进入室内，会对光伏太阳能发电设备造成不同程度的损坏，因此，对于光伏发电系统的线缆要配置多级放浪涌保护装置，用来防止雷电感应。①要在太阳能电池板输出控制器的线路上，也就是在入户的部位安装电源浪涌保护器，该浪涌保护器内部应包括差模滤波器，其主要作用是为了消除线路上传导的电磁干扰；②逆变器以及控制器的价格比较贵，为了保护这些装置，节省成本，需要将第二级电源浪涌保护器安装到控制器和逆变器里面，以避免它们遭受雷击。另外，如果逆变器输出到一些非常重要的负载设备，还要在逆变器里安装第三级得保护装置。
3.4与地面接触
与地面接触从一定程度上来讲可以把电流引到大地上，做好接地工作是确保防雷工作的有效途径之一，它关系到整个防雷工作的成败与否。在确保整个接地工作顺利进行的同时要保障人员的安全，制定合理的布局来完成接地工作。
地装置的作用是把雷电流从接闪器尽快地散泄到大地中．接地系统的好坏直接影响到整个防雷系统的运行质量。为了保证设备和人员的安全，对光伏发电系统接地装置的要求是要有足够小的接地电阻和合理的布局。接地装置的布局类型可按IEC62305—3规定的A型装置或B型装置进行设置。接地装置中接地体埋设深度不应小于0.5一0.8m．接地装置的材料一般为抗腐蚀能力较强的扁钢或圆钢．其冲击接地电阻一般不大于10Ω，光伏发电系统的各类设备的金属组件可以按合适的方式(S或M型方式)连接到建筑物的接地装置上，联合接地的接地电阻一般不大于1Ω。
结束语
随着经济的发展，太阳能光伏发电的应用越来越广泛，采取合理有效的安全防雷工作是确保太阳能光伏系统顺利发电的保障。近年来通过科学技术的不断革新，我国对太阳能光伏发电的防雷工作越来越完善。
参考文献
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论文作者:赵涛,胡双伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/13
标签：防雷论文; 光伏论文; 太阳能论文; 雷电论文; 发电站论文; 电池板论文; 装置论文; 《电力设备》2018年第17期论文;