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摘要：光伏电站建设是我国一项十分重要的能源建设工作，为减少光伏电站设备损失，促进光伏电站进一步发展，应做好防雷设施，并控制好热斑效应。因此，本文将从光伏电站现有防雷装置状况入手，分析其雷电危险性，并提出合适的防雷措施，且联系实际情况提出避免热斑效应产生的措施。
关键词：光伏电站；防雷装置；热斑效应
前言：在经济与科技的带动下，我国光伏电站规模不断扩大，满足了人们对电能的需求，但同时也带来了太阳能产业安全问题。通过研究发现，光伏电站建设中经常会受到雷击损害与热斑效应的影响。因此，怎样做好光伏电站防雷装置设计，减少热斑效应影响就成为现阶段最重要的工作。
一、光伏电站现有防雷装置状况
通过长期的实践工作得知，光伏电站发展中最容易遭受雷击的地方有两处：一处为太阳能电池板，另一处为箱、逆变机房。尽管相关部门已经为光伏电站设置了防雷装置，但其实际措施相对简单，所起到的防范效果相对较差，常用的防雷措施有两种:一种是太阳能电池阵列防雷，这种防雷措施主要以组件金属边框为主，用于接闪器保护，为加强防护，还需要将边框与方阵金属支架焊接在一起，做好支架接地。但值得注意的是，其发电系统直流侧线路无论是正极还是负极均处于悬空状态下，并非与地面接触，同时，在直流监测配电箱中还应用了一定的电涌保护装置，其用意在于避免因雷击带来线路过电压产生。此外，综合控制室防雷设计也是一项重要工作，如某控制室楼高在4米左右，其顶部设有避雷带与避雷针，它们的作用是保护变压机组不受损害[1]。虽然采取了这样的避雷防护措施，但依然会出现不同程度的雷击状况，其原因为现有防雷装置整体性较差，且存在一定问题。
二、光伏电站雷电危险性与防雷措施分析
某地区的光伏电站因遭受感应雷影响，曾损坏了96%的PLC控制系统，企业蒙受了巨大损失，为保证电站正常发电，在维修完成以前只能依靠人工完成转轴控制，但这样一来也进一步降低了产量，每天发电站不足原来的20%,更消耗了大量人力与物力。据不完全统计，在维修完成以前，共花费了1.2亿资金，比原有投入增加了0.87亿元，由此可见，光伏电站在遭到雷击以后将造成巨大经济损失，针对这种情况就需要进一步加大对光伏电池板的设计力度。例如将避雷装置应用其中，并接受滚球法验证，计算好保护范围，直到全部实现保护为止。
之所以要重视光伏电站防雷措施设计，与光伏电站一旦遭受雷击将带来严重损失有关，而做好防雷设计可以有效减少雷击给光伏电站所带来的不利影响，更可以有效强化防雷设计。为进一步做好避雷设计，还要进一步强化避雷保护范围，在这一过程中需要应用一定的公式完成计算，即：
其中，Rx代表的是避雷针保护半径，HR代表的是滚球半径，Hx代表的是保护物高度，H代表的是避雷针高度。根据该公式便可计算出避雷针保护范围。
三、光伏电站避免热斑效应产生的措施
所谓的热斑效应实际上是指方阵在阳光下出现局部热点的现象，这种现象的产生与避雷针的应用有直接关系，由于避雷针的应用经常会在太阳能池板上形成阴影，进而形成热斑，这样就会影响到光伏电站发电效率，所以，就要做好热斑效应控制，减少不利因素的影响。
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（一）旁路二极管
旁路二极管设置是一种有效防止热斑效应的方法，随着它的运用还可以最大程度的强化方针可靠性。在旁路二极管被应用以后，如果电池片因受热斑效应影响无法发热，那么该装置就可以发挥作用，二极管就会将其他电池板产生的电流输送出去，保证发电正常，即便部分电池板出现发电故障，由于二极管的作用也可以正常通电[2]。
（二）控制阴影
热斑效应的产生与避雷针阴影的出现有直接关系，所以，应控制好避雷针阴影面积，减少对电池板的影响。为做好这一设计应加强与地理知识的联系。众所周知，我国处于北半球，在3月22日到9月22日之间是温度与日照时间相对较高的时期，更是光伏发电站发电最多的时期。所以，在实际设计中应控制好阴影面积，并利用万年历找出光伏电站太阳高度角，由于太阳高度角与方位角始终处于不断变化阶段，这就需要加强与时间的联系，并利用L= 公式计算好影长，如某地区某天12时的太阳高度角为65°12′，方位角为-6°30′，经过计算发现，该时间段的影长为10m；13时的太阳高度角为62°10′，方位角为26°15′，那么此时的影长则为10.58m。其余时间的计算方式也是如此，这样就可以了解到一天内的阴影面积。所以，有必要将避雷针设置在建筑物西南部，高度则控制在20m，这样不仅有利于提高变压器整体效果，还能强化太阳能电池板保护，减少外界因素的不利影响[3]。
（三）使用伸缩式避雷设备
雷电的产生多集中在夏季，所以，在设置避雷针的过程中也要加强与现实情况的联系，由于冬季不会产生雷电，有些地方会在刚进入冬季以后可以将避雷装置拆除，在夏季雷电多发时间到来前再次安装避雷装置，但这样的方式又会造成人力与财力浪费，也容易损害避雷装置。由于我国在6-8月份为夏季，而雷电多发月份为7-8月份，但部分地区却在3月中下旬左右就会出现雷电，所以，应联系实际情况设置避雷装置[4]。为保证避雷效果，加强对太阳能发电装置的保护，应注意伸缩式避雷设备的应用，如果本地区雷电发生时间早且长，就要适当延长避雷装置使用时间，在晴天或不会产生雷电的季节可以将避雷装置收纳起来，这样就可以有效减少热斑效应的出现。随着伸缩式避雷设备的应用也可以最大程度的减少投入资金，这也是有效提升防范设置的方式。
此外，为保证伸缩式避雷设备能够发挥应有作用，保护太阳能电池板不受影响，在实际利用的过程中应加强与气象部门的联系，从气象部门获取最新气象信息，如果了解到某天即将出现雷暴，那么就要做好防范，并提前提升避雷针高度，逐步扩大保护范围，只有这样才能充分发挥避雷设备作用，降低不必要的经济损失[5]。
结束语：
光伏电站建设是一项十分重要的工作，但由于其建设与发展中容易受到雷击与热斑效应的影响，针对这种情况，就需要联系实际情况做好光伏电站防雷设计，加大对热斑效应的控制。因此，本文提出应为避雷设备设置选择合适的方向与数量，并加大对阴影范围的控制，可以将伸缩式避雷设备引用进来，同时加强与气象部门的联系，做好预警，只有这样才能最大程度的减少意外事件的发生，做好防范设置，保证光伏电站正常运行。
参考文献
[1]杨康,李景天,刘祖明,马铭,马逊,许海园,谢明达,赵冬阳. 光伏电站热斑测试研究[J]. 云南师范大学学报(自然科学版),2015,02:45-48.
[2]王玉荣,王雅文. 浅谈光伏电站防雷标准技术的应用[J]. 标准科学,2015,07:69-72.
[3]牛高远,雷振锋,江新峰,张燕,申织华. 屋顶光伏电站防雷接地方案设计[J]. 电气应用,2015,14:75-78.
[4]郑军,胡东升. 光伏电站的防雷接地技术[J]. 民营科技,2011,03:51.
[5]张礼彬. 浅谈大型地面光伏电站的防雷保护[J]. 太阳能,2014,05:30-32+36.
论文作者:李涛
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/18
标签：电站论文; 光伏论文; 防雷论文; 避雷针论文; 装置论文; 效应论文; 电池板论文; 《电力设备》2016年第23期论文;