農(nóng)業(yè)光伏電站工程中的防雷接地施工技術(shù)

周成賢

（中國水利水電第四工程局有限公司，西寧 810000）

1 工程概況

金普惠義龍新區(qū)的農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目規(guī)劃為50 MWp光伏電站，規(guī)劃裝機(jī)容量為50.085 MWp，包括光伏區(qū)域發(fā)電設(shè)施的建設(shè)和場內(nèi)外道路交通。光伏區(qū)域共計(jì)建造19個(gè)光伏子方陣，各子方陣容量達(dá)2.63 MWp，共有19個(gè)逆變器升壓集成器件。該工程重點(diǎn)為光伏區(qū)域作業(yè)，其中包括光伏區(qū)域樁基、場地平整、圍欄、道路、排水、設(shè)施基礎(chǔ)等建設(shè)項(xiàng)目，構(gòu)件支撐安裝、電氣裝配等裝配項(xiàng)目，光伏區(qū)域的防雷接地，35 kV集電線路等建設(shè)。

2 防雷及接地安裝方案

該項(xiàng)目光伏區(qū)域的接地安裝主要選取橫向接地帶，帶有垂直接地極的輔助復(fù)合接地網(wǎng)，接地體埋藏深度應(yīng)在0.6～0.8 m。太陽能電池制造商應(yīng)在太陽能電池組件生產(chǎn)廠家鋁合金框架上預(yù)留裝配接地線的螺栓孔洞，在安裝過程中，通過接地電纜將電池部件的鋁合金框架結(jié)實(shí)地連接到電池部件支架上，全部支架利用等電位和水平接地帶進(jìn)行連接，同時(shí)，按照當(dāng)場土質(zhì)狀況挑選適宜的位置，將熱鍍鋅圓鋼用作垂直接地極，垂直接地極埋藏深度不可低于2.5 m。接地體間的焊接點(diǎn)需采取防腐措施，太陽能電池陣列的接地電阻不超出4 Ω。剩余設(shè)施的接地方式為：箱式逆變集成機(jī)的主干道和接地網(wǎng)進(jìn)行牢固的連接。為有效防止太陽能電池陣列、供配電系統(tǒng)、電纜、高架送電線路間的地面電位反擊，將降低每個(gè)體系間的電位差，等電位連接在同一保護(hù)區(qū)和發(fā)電站區(qū)域的交界位置。

3 防雷接地施工技術(shù)

3.1 接地裝置的選擇

1）采用接地極接地方式，接地裝置采用鋼結(jié)構(gòu)。接地裝置的導(dǎo)體切面應(yīng)滿足熱穩(wěn)固與機(jī)械強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。

2）外部接地線采用40 mm×4 mm的熱鍍鋅扁鋼。接地裝置的鋪設(shè)規(guī)定：接地裝置具體有接地體、接地干線以及分支線。接地體上端掩埋標(biāo)高需滿足設(shè)計(jì)要求。無設(shè)計(jì)要求時(shí)，不應(yīng)低于0.7 m。鋼質(zhì)接地體需與接地設(shè)備保持垂直狀態(tài)。除了接地體之外，接地體出線的垂直位置與接地裝置的焊接部位應(yīng)采取防腐措施；將表層銹跡和焊接部位存留的焊藥進(jìn)行處理后便可采取防腐措施。接地可能具有相互屏蔽效應(yīng)，垂直接地體的距離不可低于其長度的2倍。設(shè)計(jì)時(shí)若沒有做具體要求，則不應(yīng)低于5 m。

3）為了避免接地出現(xiàn)機(jī)械損壞及化學(xué)反應(yīng)，接地線貫穿墻壁、樓層及地坪位置時(shí)，應(yīng)增設(shè)鋼管或具備堅(jiān)固性的防護(hù)套，對于出現(xiàn)化學(xué)腐蝕的位置，必須進(jìn)行防腐處理。為保證接地牢固，接地干線應(yīng)通過不同的兩個(gè)或多個(gè)點(diǎn)與接地網(wǎng)進(jìn)行連通，不允許將多個(gè)需要串聯(lián)接地的電氣設(shè)備連接在一根接地線上。覆蓋接地體的填充土壤中不可夾雜石塊及施工垃圾等；外運(yùn)土質(zhì)不可具有強(qiáng)腐蝕性；回填作業(yè)需逐層進(jìn)行夯實(shí)。

4）外露接地線表面應(yīng)涂刷15～100 mm等寬的綠色與黃色條紋。在每根導(dǎo)線的整個(gè)長度上或僅在每一段或每一個(gè)可觸及的位置上做標(biāo)記?？紤]到將來生產(chǎn)、維護(hù)和維修上的便捷，建筑物的接地線入口和維修用臨時(shí)接地點(diǎn)應(yīng)涂上白色底漆，并標(biāo)注黑色標(biāo)記。

5）為了避免零序保護(hù)誤操作，當(dāng)電線穿過零序電流互感器時(shí)，電線端的接地線必須穿過零序電流互感器后進(jìn)行接地；從電纜頭經(jīng)過零序電流互感器的一段電纜金屬護(hù)套與地線必須進(jìn)行接地絕緣。在保障變壓器接地穩(wěn)定的前提下，將接地的變壓器和接地網(wǎng)直接進(jìn)行連接，必須通過單個(gè)的接地線操作。

3.2 人工接地體（極）安裝

按照圖紙規(guī)范的數(shù)量，將材料進(jìn)行加工，材料通常利用鍍銅圓鋼進(jìn)行切割，其長不小于2.5 m。依據(jù)土壤條件將管道的一頭制作成相應(yīng)的尺寸，并打入地內(nèi)，如果是軟土，可將其切割成斜面狀。為防止在驅(qū)動(dòng)管道時(shí)因受力不均勻而導(dǎo)致歪斜，還可以加工成平頭；當(dāng)土壤非常堅(jiān)硬時(shí)，尖端可以加工成圓錐體。

3.3 挖溝

按照圖紙規(guī)定，應(yīng)測量接地體（網(wǎng)絡(luò)）的線路并彈線，該線路利用PC60液壓反鏟開挖，開挖深度為0.6～0.8 m，上部溝稍寬，如果底部有石塊應(yīng)及時(shí)移除。

3.4 安裝接地體（極）

溝槽開挖完成后，馬上裝配接地樁與鋪設(shè)接地鍍銅鋼筋，避免土方塌落。首先，將接地樁置于溝槽中線上，將其打入地面，通常使用手錘敲擊，一人手扶接地樁，另一人用大錘敲擊樁體頂端。為避免打劈接地鋼管，將接地管端加保護(hù)管帽蓋住。利用手錘敲擊接地管時(shí)應(yīng)保持平穩(wěn)，要敲擊接地管中心位置，禁止打偏，必須使接地體與地面維持垂直狀態(tài)，接地樁上端距地面60 cm時(shí)終止敲打。

3.5 接地體間的扁鋼敷設(shè)

鋪設(shè)前，應(yīng)將鍍銅鋼筋拉直，然后將扁鋼放入溝槽中，按順序用電焊焊接鍍銅鋼筋和接地樁。鍍銅鋼筋和接地樁之間距離接地樁最高點(diǎn)大概10 cm。焊接前扁鋼應(yīng)拉直，焊接完成后清理焊藥，并涂刷防腐漆進(jìn)行防腐，同時(shí)接地線伸到合適位置，保留充分的連接長度，方便使用。接地樁（線）的連接采取焊接方式，焊接位置的焊縫應(yīng)飽滿，并具有充分的機(jī)械強(qiáng)度，嚴(yán)禁出現(xiàn)夾渣、咬肉、裂痕、虛焊、氣泡等缺點(diǎn)，清理焊接位置的焊藥后，涂刷防腐漆進(jìn)行防腐。

使用搭接電焊，焊接長度要求：鍍銅圓鋼焊接長是其直徑的6倍，且進(jìn)行兩面焊接作業(yè)（直徑異同時(shí)，焊接長將直徑大的作為標(biāo)準(zhǔn)）。為保證鍍銅鋼筋和鍍銅鋼棒焊接牢固，還應(yīng)在緊貼位置兩邊采取焊接。

3.6 核驗(yàn)接地體（線）

接地體連接完成后，應(yīng)申報(bào)監(jiān)理單位展開隱蔽檢查。接地體（線）的材質(zhì)、位置、焊接質(zhì)量及接地體（線）的切面大小必須達(dá)到設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收規(guī)范要求，驗(yàn)收合格后便可進(jìn)行回填。利用裝載機(jī)結(jié)合人工回填土方，并去除土壤中的石子，采取凈土逐層夯實(shí)回填法。最后在檢測記錄上填寫接地電阻遙測值。

4 現(xiàn)場試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)要求

該項(xiàng)目接地網(wǎng)建設(shè)結(jié)束后，必須將連接位置的接地網(wǎng)采取連貫性測試。光伏區(qū)域總接地網(wǎng)鋪設(shè)結(jié)束后，對總接地網(wǎng)的接地電阻執(zhí)行測試。

接地網(wǎng)間的連貫性測試后，連接位置的測試必須達(dá)到DL/T 475—2017《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》[1]中“良好狀態(tài)”的標(biāo)準(zhǔn)。

接地網(wǎng)間的連貫性測試和接地網(wǎng)接地電阻測試，必須執(zhí)行DL/T 475—2017《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》。接地網(wǎng)接地電阻必須通過異頻電流法展開測試，電流-電壓表適合利用三極法進(jìn)行布極。

4.2 接地連通性試驗(yàn)

采用直流電壓表法，在接地網(wǎng)中相鄰部位的電氣設(shè)施的接地線之間連接1～2 A電流，測試它們之間的電壓降。當(dāng)數(shù)據(jù)明顯過大（顯著差異）時(shí)，找出原因并進(jìn)行處理。

主接地網(wǎng)工頻接地電阻測試方法，采取電流-電壓表的三極法，三極法接線圖如圖1所示。

圖1 三極法原理

4.3 測試程序

明確場區(qū)的等值直徑為D，通常取d13=d12≥2D，夾角θ=30°。

根據(jù)以上接線方法及場區(qū)距離要求，應(yīng)安裝接地電流極、電壓極、導(dǎo)線、試驗(yàn)交流電源、測量電壓表和電流表等，檢查后應(yīng)增加外部交流電源，提取電流及電壓數(shù)據(jù)，計(jì)算測量接地電阻，并與規(guī)劃接地電阻數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，看其是否滿足需求。同樣，更改電壓、電流極的位置，再測量兩次接地電阻。

按照測量數(shù)據(jù)，將接地電阻數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和比較，若3次測量的數(shù)據(jù)相近，那么輔助電壓極是適宜的，測量結(jié)果和規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)再一次進(jìn)行對比，若測量電阻小于或等于規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)的電阻，說明所有接地體系接地電阻達(dá)標(biāo)。

5 防雷接地系統(tǒng)施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

5.1 防雷接地系統(tǒng)施工的質(zhì)量預(yù)控

應(yīng)認(rèn)真審核設(shè)計(jì)圖。施工人員應(yīng)對建筑施工圖進(jìn)行具體分析，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙掌握詳細(xì)的建筑內(nèi)容，同期將施工中的構(gòu)造和裝置進(jìn)行詳細(xì)的分析，必須足夠理解設(shè)計(jì)中的相關(guān)說明，找出設(shè)計(jì)中存在的問題。目前，施工單位不遵守規(guī)范及設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，容易產(chǎn)生施工錯(cuò)誤。倘若建筑企業(yè)缺乏經(jīng)驗(yàn)，很容易因工序（順序）協(xié)調(diào)不當(dāng)而導(dǎo)致施工失誤和遺漏。一般有接地勘測位置漏焊、焊接部位未涂防腐漆、焊接連接面不足、接地體系掩埋深度不足、由于結(jié)構(gòu)柱（墻）主筋整頓、防雷引下線鋼筋連接和焊接有誤等原因。各種專業(yè)管線的碰撞和矛盾已成為施工圖中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。

5.2 施工的質(zhì)量控制

用于防雷接地的材料有鍍鋅角鋼、圓鋼、扁鋼、銅包鋼、石墨等，主要控制內(nèi)容是檢查材料合格證與試驗(yàn)報(bào)告及檢驗(yàn)材料尺寸。在施工監(jiān)理過程中，施工人員將普通鋼材替代鍍鋅材料，或者選取型號、尺寸和圖紙不相符的材料，并以小代大，如果發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象必須予以糾正。通過鍍鋅材料接地的扁鋼進(jìn)行連接時(shí)，必須注意鍍鋅扁鋼的搭接寬度應(yīng)不小于其寬度的2倍或圓鋼寬度的6倍，同時(shí)確保最少焊接三邊，且焊接部位的焊渣必須清除，使用瀝青做好相關(guān)防腐措施，建筑地線和銅包鋼接地極必須采用專業(yè)的接頭進(jìn)行連接，非帶電金屬外殼設(shè)備根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行接地；變壓器必須最少有兩個(gè)接地位置。

5.3 關(guān)鍵部位和工序的質(zhì)量控制

1）接地體系裝配在建設(shè)當(dāng)中是首要環(huán)節(jié)。針對接地極和接地線的焊接、防雷引下線及接地網(wǎng)的焊接，必須根據(jù)電氣圖紙與接地位置逐個(gè)展開審查，同圖紙和要求不一致的必須整改，嚴(yán)禁隱藏。所有接地網(wǎng)焊接結(jié)束后，立刻采用電阻表將接地電阻值進(jìn)行測量，確定其是否達(dá)標(biāo)。若電阻值不符合要求，將重復(fù)檢測焊接質(zhì)量，或者根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充手動(dòng)接地裝置。

2）對于以柱鋼筋為引上線的地網(wǎng)，施工人員應(yīng)按各層中心線標(biāo)記各柱位置及鋼筋焊接根數(shù)展開施工，避免漏焊和錯(cuò)位焊接以及焊接長度和質(zhì)量不符合規(guī)范要求等。仔細(xì)檢驗(yàn)上引接點(diǎn)鋼筋的焊接質(zhì)量，并對焊接引線進(jìn)行定位和標(biāo)記，避免錯(cuò)誤地將主筋焊接到上層，形成接地中斷的誤差，尤其是結(jié)構(gòu)變換層，因?yàn)橹摻畹恼{(diào)節(jié)，防雷引下線容易因焊接柱內(nèi)主筋而錯(cuò)焊、漏焊，需再次驗(yàn)證審核。

3）防雷條支架的裝配應(yīng)和土木工程緊密配合，當(dāng)防雷帶和接地連接線貫穿伸縮縫和沉降縫時(shí)，需做成半圓形，此舉不僅能維持線路工整，還可在變形時(shí)避免防雷條、接地主線拉斷，有效進(jìn)行防雷接地。防雷接地的安全直接受防雷條作業(yè)影響。應(yīng)對防雷條加大監(jiān)控力度：首先其尺寸必須滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，安裝結(jié)實(shí)穩(wěn)固，利用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定直徑的鍍鋅圓鋼和構(gòu)造柱內(nèi)主筋作為防雷引線，確保使用材料大小、搭接范圍、焊接質(zhì)量、支架之間距離等滿足規(guī)范要求；其次，屋頂端裝配的防雷網(wǎng)、建筑體頂端的防雷條、金屬物體必須焊接成一個(gè)整體。仔細(xì)檢查等電位焊接和設(shè)計(jì)中標(biāo)明重復(fù)接地的位置，達(dá)標(biāo)后，施工方才可進(jìn)行后面的工序。

6 結(jié)語

防雷接地體系的建設(shè)質(zhì)量對于保證光伏電站項(xiàng)目的安全至關(guān)重要，應(yīng)根據(jù)光伏電場所處的地理位置、工程實(shí)際情況進(jìn)行接地方案設(shè)計(jì)，使用新興的科學(xué)技術(shù)、新型材料，以及有效防雷措施對光伏電場的防雷接地進(jìn)行施工。