农业光伏电站工程中的防雷接地施工技术

周成贤

（中国水利水电第四工程局有限公司，西宁 810000）

1 工程概况

金普惠义龙新区的农业光伏电站项目规划为50 MWp光伏电站，规划装机容量为50.085 MWp，包括光伏区域发电设施的建设和场内外道路交通。光伏区域共计建造19个光伏子方阵，各子方阵容量达2.63 MWp，共有19个逆变器升压集成器件。该工程重点为光伏区域作业，其中包括光伏区域桩基、场地平整、围栏、道路、排水、设施基础等建设项目，构件支撑安装、电气装配等装配项目，光伏区域的防雷接地，35 kV集电线路等建设。

2 防雷及接地安装方案

该项目光伏区域的接地安装主要选取横向接地带，带有垂直接地极的辅助复合接地网，接地体埋藏深度应在0.6～0.8 m。太阳能电池制造商应在太阳能电池组件生产厂家铝合金框架上预留装配接地线的螺栓孔洞，在安装过程中，通过接地电缆将电池部件的铝合金框架结实地连接到电池部件支架上，全部支架利用等电位和水平接地带进行连接，同时，按照当场土质状况挑选适宜的位置，将热镀锌圆钢用作垂直接地极，垂直接地极埋藏深度不可低于2.5 m。接地体间的焊接点需采取防腐措施，太阳能电池阵列的接地电阻不超出4 Ω。剩余设施的接地方式为：箱式逆变集成机的主干道和接地网进行牢固的连接。为有效防止太阳能电池阵列、供配电系统、电缆、高架送电线路间的地面电位反击，将降低每个体系间的电位差，等电位连接在同一保护区和发电站区域的交界位置。

3 防雷接地施工技术

3.1 接地装置的选择

1）采用接地极接地方式，接地装置采用钢结构。接地装置的导体切面应满足热稳固与机械强度的标准。

2）外部接地线采用40 mm×4 mm的热镀锌扁钢。接地装置的铺设规定：接地装置具体有接地体、接地干线以及分支线。接地体上端掩埋标高需满足设计要求。无设计要求时，不应低于0.7 m。钢质接地体需与接地设备保持垂直状态。除了接地体之外，接地体出线的垂直位置与接地装置的焊接部位应采取防腐措施；将表层锈迹和焊接部位存留的焊药进行处理后便可采取防腐措施。接地可能具有相互屏蔽效应，垂直接地体的距离不可低于其长度的2倍。设计时若没有做具体要求，则不应低于5 m。

3）为了避免接地出现机械损坏及化学反应，接地线贯穿墙壁、楼层及地坪位置时，应增设钢管或具备坚固性的防护套，对于出现化学腐蚀的位置，必须进行防腐处理。为保证接地牢固，接地干线应通过不同的两个或多个点与接地网进行连通，不允许将多个需要串联接地的电气设备连接在一根接地线上。覆盖接地体的填充土壤中不可夹杂石块及施工垃圾等；外运土质不可具有强腐蚀性；回填作业需逐层进行夯实。

4）外露接地线表面应涂刷15～100 mm等宽的绿色与黄色条纹。在每根导线的整个长度上或仅在每一段或每一个可触及的位置上做标记。考虑到将来生产、维护和维修上的便捷，建筑物的接地线入口和维修用临时接地点应涂上白色底漆，并标注黑色标记。

5）为了避免零序保护误操作，当电线穿过零序电流互感器时，电线端的接地线必须穿过零序电流互感器后进行接地；从电缆头经过零序电流互感器的一段电缆金属护套与地线必须进行接地绝缘。在保障变压器接地稳定的前提下，将接地的变压器和接地网直接进行连接，必须通过单个的接地线操作。

3.2 人工接地体（极）安装

按照图纸规范的数量，将材料进行加工，材料通常利用镀铜圆钢进行切割，其长不小于2.5 m。依据土壤条件将管道的一头制作成相应的尺寸，并打入地内，如果是软土，可将其切割成斜面状。为防止在驱动管道时因受力不均匀而导致歪斜，还可以加工成平头；当土壤非常坚硬时，尖端可以加工成圆锥体。

3.3 挖沟

按照图纸规定，应测量接地体（网络）的线路并弹线，该线路利用PC60液压反铲开挖，开挖深度为0.6～0.8 m，上部沟稍宽，如果底部有石块应及时移除。

3.4 安装接地体（极）

沟槽开挖完成后，马上装配接地桩与铺设接地镀铜钢筋，避免土方塌落。首先，将接地桩置于沟槽中线上，将其打入地面，通常使用手锤敲击，一人手扶接地桩，另一人用大锤敲击桩体顶端。为避免打劈接地钢管，将接地管端加保护管帽盖住。利用手锤敲击接地管时应保持平稳，要敲击接地管中心位置，禁止打偏，必须使接地体与地面维持垂直状态，接地桩上端距地面60 cm时终止敲打。

3.5 接地体间的扁钢敷设

铺设前，应将镀铜钢筋拉直，然后将扁钢放入沟槽中，按顺序用电焊焊接镀铜钢筋和接地桩。镀铜钢筋和接地桩之间距离接地桩最高点大概10 cm。焊接前扁钢应拉直，焊接完成后清理焊药，并涂刷防腐漆进行防腐，同时接地线伸到合适位置，保留充分的连接长度，方便使用。接地桩（线）的连接采取焊接方式，焊接位置的焊缝应饱满，并具有充分的机械强度，严禁出现夹渣、咬肉、裂痕、虚焊、气泡等缺点，清理焊接位置的焊药后，涂刷防腐漆进行防腐。

使用搭接电焊，焊接长度要求：镀铜圆钢焊接长是其直径的6倍，且进行两面焊接作业（直径异同时，焊接长将直径大的作为标准）。为保证镀铜钢筋和镀铜钢棒焊接牢固，还应在紧贴位置两边采取焊接。

3.6 核验接地体（线）

接地体连接完成后，应申报监理单位展开隐蔽检查。接地体（线）的材质、位置、焊接质量及接地体（线）的切面大小必须达到设计和施工验收规范要求，验收合格后便可进行回填。利用装载机结合人工回填土方，并去除土壤中的石子，采取净土逐层夯实回填法。最后在检测记录上填写接地电阻遥测值。

4 现场试验

4.1 试验要求

该项目接地网建设结束后，必须将连接位置的接地网采取连贯性测试。光伏区域总接地网铺设结束后，对总接地网的接地电阻执行测试。

接地网间的连贯性测试后，连接位置的测试必须达到DL/T 475—2017《接地装置特性参数测量导则》[1]中“良好状态”的标准。

接地网间的连贯性测试和接地网接地电阻测试，必须执行DL/T 475—2017《接地装置特性参数测量导则》。接地网接地电阻必须通过异频电流法展开测试，电流-电压表适合利用三极法进行布极。

4.2 接地连通性试验

采用直流电压表法，在接地网中相邻部位的电气设施的接地线之间连接1～2 A电流，测试它们之间的电压降。当数据明显过大（显著差异）时，找出原因并进行处理。

主接地网工频接地电阻测试方法，采取电流-电压表的三极法，三极法接线图如图1所示。

图1 三极法原理

4.3 测试程序

明确场区的等值直径为D，通常取d13=d12≥2D，夹角θ=30°。

根据以上接线方法及场区距离要求，应安装接地电流极、电压极、导线、试验交流电源、测量电压表和电流表等，检查后应增加外部交流电源，提取电流及电压数据，计算测量接地电阻，并与规划接地电阻数据进行对比，看其是否满足需求。同样，更改电压、电流极的位置，再测量两次接地电阻。

按照测量数据，将接地电阻数据进行计算和比较，若3次测量的数据相近，那么辅助电压极是适宜的，测量结果和规划标准再一次进行对比，若测量电阻小于或等于规划标准的电阻，说明所有接地体系接地电阻达标。

5 防雷接地系统施工质量控制要点

5.1 防雷接地系统施工的质量预控

应认真审核设计图。施工人员应对建筑施工图进行具体分析，根据设计图纸掌握详细的建筑内容，同期将施工中的构造和装置进行详细的分析，必须足够理解设计中的相关说明，找出设计中存在的问题。目前，施工单位不遵守规范及设计图纸进行施工的现象时有发生，容易产生施工错误。倘若建筑企业缺乏经验，很容易因工序（顺序）协调不当而导致施工失误和遗漏。一般有接地勘测位置漏焊、焊接部位未涂防腐漆、焊接连接面不足、接地体系掩埋深度不足、由于结构柱（墙）主筋整顿、防雷引下线钢筋连接和焊接有误等原因。各种专业管线的碰撞和矛盾已成为施工图中经常出现的问题。

5.2 施工的质量控制

用于防雷接地的材料有镀锌角钢、圆钢、扁钢、铜包钢、石墨等，主要控制内容是检查材料合格证与试验报告及检验材料尺寸。在施工监理过程中，施工人员将普通钢材替代镀锌材料，或者选取型号、尺寸和图纸不相符的材料，并以小代大，如果发现这种现象必须予以纠正。通过镀锌材料接地的扁钢进行连接时，必须注意镀锌扁钢的搭接宽度应不小于其宽度的2倍或圆钢宽度的6倍，同时确保最少焊接三边，且焊接部位的焊渣必须清除，使用沥青做好相关防腐措施，建筑地线和铜包钢接地极必须采用专业的接头进行连接，非带电金属外壳设备根据设计规定进行接地；变压器必须最少有两个接地位置。

5.3 关键部位和工序的质量控制

1）接地体系装配在建设当中是首要环节。针对接地极和接地线的焊接、防雷引下线及接地网的焊接，必须根据电气图纸与接地位置逐个展开审查，同图纸和要求不一致的必须整改，严禁隐藏。所有接地网焊接结束后，立刻采用电阻表将接地电阻值进行测量，确定其是否达标。若电阻值不符合要求，将重复检测焊接质量，或者根据设计标准补充手动接地装置。

2）对于以柱钢筋为引上线的地网，施工人员应按各层中心线标记各柱位置及钢筋焊接根数展开施工，避免漏焊和错位焊接以及焊接长度和质量不符合规范要求等。仔细检验上引接点钢筋的焊接质量，并对焊接引线进行定位和标记，避免错误地将主筋焊接到上层，形成接地中断的误差，尤其是结构变换层，因为柱钢筋的调节，防雷引下线容易因焊接柱内主筋而错焊、漏焊，需再次验证审核。

3）防雷条支架的装配应和土木工程紧密配合，当防雷带和接地连接线贯穿伸缩缝和沉降缝时，需做成半圆形，此举不仅能维持线路工整，还可在变形时避免防雷条、接地主线拉断，有效进行防雷接地。防雷接地的安全直接受防雷条作业影响。应对防雷条加大监控力度：首先其尺寸必须满足设计标准，安装结实稳固，利用标准规定直径的镀锌圆钢和构造柱内主筋作为防雷引线，确保使用材料大小、搭接范围、焊接质量、支架之间距离等满足规范要求；其次，屋顶端装配的防雷网、建筑体顶端的防雷条、金属物体必须焊接成一个整体。仔细检查等电位焊接和设计中标明重复接地的位置，达标后，施工方才可进行后面的工序。

6 结语

防雷接地体系的建设质量对于保证光伏电站项目的安全至关重要，应根据光伏电场所处的地理位置、工程实际情况进行接地方案设计，使用新兴的科学技术、新型材料，以及有效防雷措施对光伏电场的防雷接地进行施工。