渔光互补光伏电站防雷接地技术的探讨

洪昌顺 李凤旭

（ 华能（浙江）能源开发有限公司玉环分公司 浙江 玉环 317604）

摘要：我国电力系统在发展过程中，渔光互补光伏电站由于自身技术优势和特点在发电站中得到了极大的推广和宣传，不仅有效解决了土地综合使用效率问题，一定程度上又充分利用闲置水面资源，具有较好的自然环境和经济收益。本文针对项目组件设备受到雷击案例进行详细分析，充分结合渔光互补光伏电站安装模式以及内部结构特点，针对防雷接地技术做出详细分析和深入讨论，提出了综合性类型防护计划方案。

关键词：渔光互补光伏电站；防雷接地技术；室外环境；二极管

随着清洁能源的使用和宣传，光伏能源已经在全球范围内各个地区得到推广，而太阳能的大范围推广和宣传，对于土地资源的占比已经达到最大，所以渔光互补光伏电站进入大众的视野中，被各个新能源公司所推崇。

一、渔光互补光伏电站故障问题分析

渔光互补光伏电站在建设过程中，位于某省的建筑项目共计安装30万型号为270Wp的多晶硅光伏零部组件，由于电站实际功率为82.01 MWp，并且发电系统一般使用分块发电以及集中并网发展方案，有效将系统划分为27个2.5MWp的光伏并网发电单元模式，并且使用24块多晶结构组件构成一组串，每个单元需要配置1台额定功率为2500kVA箱体式变压设备、4台功率为630KV的逆变器、32台直流汇流箱体设备。

该电站经过并网之后能够正常运转，当设备线路连接线盒烧毁之后导致组网无法发出电力，需要更换零部件。对于渔光互补光伏电站来说，接线盒是重要的保护零部件，但是接线盒一般需要安装在室外环境，因此当系统组件受到外部天气、树木以及动物等遮挡度所产生热量斑块时，线路组件中的二极管则利用自身单向导电功能，将问题电池设备、电池线路相互组合，以此保证系统组件能够始终保持在必要的工作状态，尽可能减少渔光互补光伏电站不必要的损失。

而系统大数量的系统组件损坏问题，对于正常运转的渔光互补光伏电站来说，已经完全超出了光伏电站组件损耗的基础范围，因此属于比较严重的电力生产安全事故。为此生产企业技术人员需要针对故障现场进行详细的检查，并且通过组件后台监控针对电站的异常数据进行数据梳理，详细检查出故障问题分布区域，经过专业技术针对组串的现场详细检查，最终发现组串电流异常回路中，组件线盒发热问题十分严重，为此需要使用红外线温度监测设备进行现场检测，其温度均超过150度，并且少数接线盒设备内部温度已经超过了200度，但是设备在运转过程中要求二极管温度不能超过200度，而不同的二极管之间存在明显的差异性，一旦二极管温度过高，不仅会造成二极管自身结构损坏，还会造成二极管使用寿命降低，对其造成负面且不良影响，比如：EVA脱层、EVA以及背板等老化现状，严重甚至导致零部件受到破坏^[1]。

根据二极管安装问题探索其主要原因则是由于系统组件质量产生问题，并且针对接线盒进行样品选取，有效针对已经受到损坏的二极管全部送检处理，同时将测试样本委托第三方检测设备和机构开展全面分析。想要保证渔光互补光伏电站防雷接地技术顺利开展，需将所使用型号为TVR6000D的数字显示测试设备进行常温电力性能测试，经过一系列技术测试之后发展测试样本正方向电压测试并无异常情况，而反向样本则被电压击穿，直至反向漏电电流达到极大数值。

当正向电压超出标准规格之后，反向电压以及漏电电流则符合基础要求，而测试其他材料时，经过一系列测试最终得出结论：编号为6 的材料经过信息测试能够符合标准规格。而根据相关的信息监测结果来看，其二极管损坏的主要原因则是由于材料在重点设备使用过程中受到雷击的冲击，造成内部晶体严重烧伤失去应有的使用效果，长期以往设备产生大量热量，晶体物质受到热力的影响造成设备硅层脱落损坏，长时间本体的碳化物质会变色最终造成永久性问题。

针对运维技术人员对组件阵列的防雷接地系统进行全面检查，最终发现光伏阵列接地系统产生许多问题。

第一，大多数渔光互补光伏电站没有使用接地措施，因此只有组件的接地连接，才能保证组串与C型钢材直接相互连接。第二，现阶段大多数组串防雷接地线路连接距离过短，其主要原因则是组件被大风吹动，导致接地线路连接头与线缆相互分离。第三，部分接地线路与组件支架连接位置焊接不稳定，不能进行防腐技术处理，设备外部结构已经严重生锈，造成接地电阻不断增加。

二、渔光互补光伏电站防雷问题

（一）太阳能组件危害

现阶段渔光互补光伏电站的太阳能电池设备主要由半导体硅材料制作成，因此一旦产生雷击问题，直击雷会对硅材料或者设备内部结构产生严重的损坏，导致电池内芯产生损坏，一旦内部杂质过多，则会减少半导体使用时间和寿命。

（二）太阳能背板危害

对于渔光互补光伏电站来说，太阳能背景板从本质上来看是一种聚酯薄膜，能够对电池结构片起到基础的保护和结构支撑作用，并且太阳能背景板具有水蒸气阻隔性、耐热、耐老化、阻燃性以及电子绝缘性等优势和特点。当产生雷击问题时，雷击在太阳能电池组件结构上会产生瞬间高压问题，而雷击所产生的电流则导致太阳能电池组件背景板产生结构形变、脱层和灼烧，并且雷电所产生的瞬间高温会对串联电池设备的焊接位置点造成开焊问题，严重甚至会造成电池设备短路、断路等问题，严重阻碍了电池结构板材的正常使用。

由于渔光互补光伏电站运转系统的光伏组件方阵以及升压等设备一般安装在水面附近，加上水面结构布局所产生的空气湿度较大，因此大面积的光伏系统组件会导致周边物体产生雷电等级因素，造成感应电压几率增加，感应雷电侵入的机会比较频繁。现阶段，国内现有的渔光互补光伏电站防雷接地技术主要借鉴地面光伏系统的基础防雷要求，而水面阵列施工区域主要利用光伏组件铝合金金属框架以及所构成的法拉第笼作为连接设备，同时使用光伏组件的金属结构安装至接地结构体^[2]。

三、渔光互补光伏电站防雷施工策略

（一）电位连接方案

光伏组件的电位连接组件主要通过安装金属支架进行相互联通，构成良好的电气回路，保证边框安装结构的电位能够相互连接，利用金属结构支架作为防雷接地的稳定连接位置点，其中光伏组串防雷接地位置点以及接地网络要确保至少两点进行稳定连接，同时确保防雷接地线路直接进行镀锡处理，防止渔光互补光伏电站由于潮湿氧化之后产生结构性断裂，造成防雷接地失去应有的效果。

（二）接地电阻测试

想要利用渔光互补光伏电站针对光伏列阵区域的结构支架进行接地电阻参数测试，应详细检查接地镀锌扁钢焊接位置点的焊接质量和效率，对焊接位置点进行防腐处理没保证接地使用长度和年限得到应有的保证，其定期检测光伏支架的接地电阻数值同样不能大于4Ω。

（三）优化光伏电站感应雷

由于渔光互补光伏电站需要长期在外部环境中运行，所以感应设备所受到的损坏几率较大，现阶段常见电力保护设备一般为SPD系统化保护模式，所以电涌保护设备自身是否能够合理安装成为了感应雷设备运转的重要影响条件之一^[3]。

结束语：

总之，现有的渔光互补光伏电站防雷接地技术还没有明确的生产和研究标准，为此技术人员需要从电站结构组件以及设备受到的雷击损耗作为研究基础条件，针对防雷方案开展方案设计。

参考文献：

[1]徐惠.水上桩基固定式光伏电站雷电防护技术研究及应用[J].安装,2020(06):60-61+77.

[2]夏巨龙,张硕.某200 MW光伏电站电气主接线设计[J].电工技术,2021(10):77-79.

[3]贾少荣,贾岳.商都天润光伏电站汇流箱故障分析及解决方案[J].现代信息科技,2021,5(05):87-89+92.