山地光伏场区防雷接地与支架安装技术

引言：

随着全球对清洁能源需求的不断增长，光伏发电作为一种可持续的能源解决方案，在能源领域的占比日益提升。我国山地资源丰富，许多地区选择在山地建设光伏电站。然而，山地的复杂地形地貌以及多变的气象条件，给光伏电站的防雷接地与支架安装带来了比平原地区更多的难题。雷电活动在山地更为频繁且复杂，一旦光伏电站遭受雷击，可能导致设备损坏、电力中断，甚至引发安全事故。

1 山地光伏场区防雷接地技术分析

1.1 直击雷防护

在山地光伏电站的制高点，如山顶、山脊等位置，以及设备集中区域，需合理布置避雷针。避雷针高度和保护范围需经过精确计算，通常可采用滚球法进行确定，以保证能有效拦截直击雷。例如，在某山地光伏电站，通过计算确定在山顶设置高度为15 米的避雷针，其保护范围可覆盖周边半径50 米内的光伏组件及设备。避雷针材质可选用热镀锌钢材或不锈钢，这两种材质具有良好的机械强度和耐腐蚀性能，能适应山地恶劣的自然环境。沿光伏阵列支架顶部边缘敷设避雷带，避雷带一般采用圆钢或扁钢制作。避雷带应与避雷针可靠连接，形成完整的直击雷防护网络。连接方式可采用焊接，焊接长度需满足相关规范要求，如扁钢与扁钢焊接时，搭接长度不小于扁钢宽度的2 倍，且至少三面施焊，以确保连接的可靠性和导电性。避雷针和避雷带的引下线应沿最短路径敷设，这样可减少雷电流通过引下线时的电感和电阻。引下线材质通常选用热镀锌圆钢或扁钢，其截面积需满足雷电流泄放要求。在山地光伏电站中，引下线数量一般不少于两根，且均匀分布。例如，对于一个面积为10 万平方米的光伏场区，设置了4 根引下线，分别位于场区的四个角，以保证在遭受雷击时，雷电流能够均匀分散导入接地装置，降低雷电反击的可能性。引下线与避雷针、避雷带及接地装置的连接应采用焊接或可靠的螺栓连接，连接点需做防腐处理，防止因腐蚀导致连接失效。

1.2 感应雷防护

在光伏逆变器的交流输出侧和直流输入侧安装电涌保护器（SPD）是防范感应雷对电源线路损害的重要措施。交流侧SPD的选型需根据当地雷电活动情况和电网电压等级确定合适的通流容量和电压保护水平。对于进入光伏发电场的电力电缆，应在电缆进入配电室或逆变器室前的适当位置安装电缆屏蔽层接地箱，将电缆屏蔽层进行接地处理。这样可有效减少雷电感应电流在电缆上的耦合，降低感应雷对电源线路的危害。光伏阵列的监控信号线路、通信线路等在进入设备端时，需安装信号SPD，以保护设备免受雷电感应过电压的侵害。信号SPD的选型要综合考虑信号类型、传输速率和线路特性等因素。例如，对于传输速率为10Mbps的以太网信号线路，可选用适配该速率且能有效限制过电压的信号SPD。

1.3 接地系统

山地光伏电站防雷接地与支架安装对安全运行至关重要。防雷接地方面，直击雷防护需在制高点设避雷针，沿支架敷避雷带，引下线不少于两根且均匀分布；感应雷防护通过安装 SPD 保护电源与信号线路；接地系统采用垂直接地极与水平接地极结合方式，高土壤电阻率区用降阻剂，接地母线连接需防腐，设备金属外壳可靠接地。支架安装要依地形选可调式或抗风结构，基础施工分岩石锚杆与混凝土独立基础，安装中严控材料质量与施工精度，做好成品保护。二者协同作用，支架为接地系统提供连接基础，接地系统保障设备安全，共同助力电站稳定运行。

2 山地光伏场区支架安装技术分析

2.1 支架选型

山地光伏电站支架选型需综合考虑多种因素。首先是地形因素，对于地势起伏较大的区域，可选用可调式支架，通过调整支架高度来适应不同地形，保证光伏组件的安装角度和采光效果。例如，在坡度为 20^∘ 的山地，使用了可调节角度的支架，使光伏组件能够始终保持最佳的采光角度。其次是气候因素，在强风地区，需选择抗风能力强的支架结构，如三角形桁架结构支架，其稳定性好，能有效抵御强风侵袭。

2.2 安装流程

在山地进行支架基础施工时，首先要对地形进行测量和分析，确定基础位置和形式。对于岩石较多的区域，可采用岩石锚杆基础，通过钻孔、插入锚杆并灌注混凝土的方式，将支架牢固地固定在岩石上。在土壤较松软的区域，则可采用混凝土独立基础，基础尺寸和深度需根据支架受力情况和地质条件计算确定。基础施工完成后，需对基础的强度和稳定性进行检测，确保满足支架安装要求。将加工好的支架部件运输到现场后，按照设计图纸进行组装。在组装过程中，要注意各部件的连接顺序和连接方式，确保连接牢固。例如，使用螺栓连接时，要按照规定的扭矩进行紧固，防止松动。支架组装完成后，进行安装。先将支架底座与基础固定，通过调整支架的垂直度和水平度，使其符合设计要求。然后安装支架的立柱、横梁等部件，安装过程中要随时进行测量和调整，保证支架的整体精度。在支架安装完成并验收合格后，进行光伏组件的安装。光伏组件安装时，要注意组件的朝向和安装角度，确保组件能够获得最佳的光照。组件之间的连接要牢固，电气连接要正确，避免出现短路或断路等问题。安装完成后，对光伏组件进行外观检查和电气性能测试，确保组件安装质量符合要求。

结束语：

山地光伏场区防雷接地与支架安装技术是保障光伏电站安全高效运行的关键。通过合理的防雷接地设计，包括直击雷防护、感应雷防护和接地系统的优化设置，以及科学的支架安装流程和严格的质量控制措施，能够有效提高山地光伏电站抵御雷电灾害和自然灾害的能力。在实际工程中，应根据山地的具体地形地貌、地质条件和气象特点，综合运用各项技术，确保防雷接地与支架安装的质量，为山地光伏电站的长期稳定运行奠定坚实基础，推动光伏发电产业在山地地区的可持续发展。

参考文献：

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[2]农村户用分布式并网光伏电站的设计及收益分析.郭亚娟;戴彬婷;马林.河北北方学院学报（自然科学版），2025（03）