光伏发电站防雷装置检测分析.doc

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摘要:风能、太阳能等清洁能源有效地规避了传统燃煤发电污染环境的弊端,因此受到社会大众的青睐,近些年也得到飞速发展。目前,我国已经拥有大量光伏发电站,且还有多个光伏电站项目正在筹备中。由于光伏发电站建筑位置的特殊性以及设备自身的特点,极易遭受雷击,影响电站正常运转。防雷装置是建设光伏发电站必不可少的重要组成部分,确保防雷装置工作性能,对于确保光伏发电站可靠运行具有重要意义。因此本文就光伏发电站防雷装置检测技术进行探讨。
关键词:光伏发电站;防雷装置;性能检测;
引言
由于光伏发电站自身特点及其安装地理位置特殊性,因此经常会遭受闪电雷击等自然灾害,如若未能采取必要措施应对极有可能导致站内设备损毁,严重的甚至可能威胁到站内人员生命安全。防雷保护装置可以确保发电站在遭受雷击时依然可以处于良好的运行状态,避免站内设备损坏,确保供电可靠性。而针对防雷装置开展的检测工作可以及时检查出潜在设防雷备质量缺陷,并及时进行更换或者修复,从而保证整个光伏发电站的安全运行。由此可见,防雷装置检测工作十分关键,需要引起相关部门的关注。

光伏阵列区、升压站是构成光伏发电站的重要组成部分。光伏发电站主要工作原理为,光伏阵列将所采集到的太阳能转化为直流电能,并通过直流配电柜对所有直流电进行汇集,随后通过逆变器以及变压器的逆变、升压将电能传递至中高压电网,由电网系统进行统一调度使用。光伏发电站的升压站主要包含变电设备、主控室、配电室以及其它附属设施等等。而光伏阵列区则包括光伏汇流箱、光伏阵列、箱式逆变器以及箱式变压器几个部分。
光伏阵列主要由多个光伏组件依据一定的电气连接方式以及特定的章程结构而组成的直流发电单元;汇流箱的应用可以将多个光伏组件线路进行合理配置连接,并对电流进行汇聚处理,通常为了保证汇流箱的可靠性,避免其损坏,往往会在汇流箱内增加熔断器以及电涌保护设备;箱式逆变器内部配有逆变柜、交流配电柜以及通讯设备等。而箱式升压变压器则可以将逆变器中得到的交流电进行升压,以便为更高层次升压做好准备。

光伏发电站阵列区光伏组件直击雷防护主要依赖组件自身金属架构来接闪并引下,因此实际在对其进行防雷检测往往与阵列区等电位检测同时开展。

如前文所述,光伏阵列区主要包括光伏阵列、变压器、逆变器等设备,且所有设备均使用同一个接地系统。该接地系统主要分为人工接地体与自然接地体两个部分。依据相关标准要求,对于光伏发电站光伏阵列区实测接地电阻值应当不高于4欧姆。现场开展检测时还应当对设计图纸进行参考,如若图纸要求等级更高则应当依据图纸要求进行测试。
为了进一步确保测量结果准确性,可以基于三极测量法,使用测试电流较高的《大型地网接地电阻测试》设备进行测量。而在测量时将电压极随着被测接地设备与测量用电流极之间连接方向移动3次,移动距离以dGC的百分之五为宜,从而能够可靠的确定零电位区域。如若实际测量中误差结果明显高于百分之五,则可将用电极位置设定在中间位置。光伏阵列区往往面积比较大,且不同位置环境因素也有所不同,因此dGC选择(4-5)D值往往比较难。而如若此时土壤电阻率较为平均,则dGC可以选择2D,而dGP则可以选择D值;如若土壤电阻率并不均匀,则dGC可以选择3D,。

为了避免雷击对站内设备以及人员造成损害,光伏阵列区中所有建筑物金属构件与正常非带电设备金属外壳都应当基于等电位端子或者直接和接地系统进行有效连通。包括变压器、逆变器、太阳能电板金属框、汇流箱金属外壳以及光伏组件金属支架等均为阵列区以及建筑物构件。而箱式逆变器与变压器的技术外壳应当依据就近原则与附近接地系统可靠接通,变压器以及逆变器内部的电气设备则与其金属外壳保持连接。汇流箱、太阳能电板金属外框、铠装线缆屏蔽层以及光伏组件电气连接,各排光伏组件的技术固定件之间应当进行有效电气连接。上述各个部分之间的连接材料以及最小面积、接闪器的光伏组件金属外框材质与最小规格等参数均应满足国标GB50057-2010相关要求规定。

为了避免雷击以及其它因素导致线路电压过高,从而影响站内设备正常运行等情况出现,往往在下述特定位置配备了专业电涌保护设备即SPD,对设备进行有效保护。光伏汇流箱内往往需要安装直流电涌保护、逆变器交流输出位置会配备交流电涌保护、箱式逆变器中逆变器的直流输入位置会安装直流电涌保护、而箱式变压器低压输出端则会安装交流电涌保护等等。在对电涌保护工作性能进行检测过程中,需要对各个连接线的连接可靠性、压敏电压值、漏电流大小等进行逐一排查。尤其是当首次对电涌保护进行检查时务必依据电涌保护工作性能以及能量配合等进行综合分析。

对升压站大地网接地电阻、接触电势以及跨步电压等进行有效测量,并对升压站地网进行网格化处理,以便后期针对性的编制升压站地表电位图;对变电设备和接地端子的连接可靠性进行排查。升压站接地电阻设计应当与图纸相符,通常以不高于1欧姆为宜,而诸如高山站等有地理位置以及地形环境等的约束,因此可将电阻值放大至4欧姆。此外,继保中控室各个屏柜、设备、技术门窗、线槽以及机房LEB等也应当进行必要测试。
对升压站建筑物接闪器、接地端子以及接地测试卡之间的连通情况进行排查,对建筑物里面的中控继保室、各配电箱以及MEB等和接地网系统接地端子连接可靠性进行排查。对安置在变配电室低压柜中的第一级SPD以及安置在每个二级配电箱的第一级SPD与作为第三级精细化保护的SPD工作参数指示、运行工况、安装规范等进行检查,并检测敏感电压与漏电流参数。

随着环境污染问题越来越严重,人们逐渐意识到太阳能等一类清洁能源的重要性。相关研究预测二十一世纪太阳能发电技术将成为重要能源形式,将取代传统能源方式成为世界主要供能方案。光伏发电站防雷检测可以及時发现潜在问题并及时排除,提高供电可靠性。在开展检测时,首先应当对发电站整个工作原理与设备构成有详细了解,并依据相关规范分区域开展防雷设备检测工作。对于升压站进行检测时可以采用地网区域网格化的方式,从而得到较为详细全面的电位分布曲线。而对于光伏阵列进行检测时,可以依据先独立后连通的方式逐步进行,确保检测效率与检测质量。
参考文献
[1]刘景洪,粟锴,[J].低碳世界,2017(21):104-105.
[2]钟颖颖,束建,朱恺,[J].电瓷避雷器,2012(2):100-104.
[3][J].科技与创新,2018.
[4][J].黑龙江科学,2015,6(11):29-29.
(作者单位:红河州气象局)14735127