渔光互补光伏系统防雷接地技术研究与实践

作者：巢坤

摘要

渔光互补光伏系统结合水产养殖与光伏发电，实现了土地资源的高效利用。然而，其特殊的水域环境与复杂的电气结构对防雷接地技术提出了更高要求。本文从雷击风险分析、防雷接地设计、施工要点及运维管理等方面，系统探讨渔光互补光伏设备的防雷接地关键技术，为行业提供技术参考。

一、渔光互补光伏系统的雷击风险特性

1.1 环境特殊性

渔光互补系统多建于开阔水域，光伏阵列支架通常采用金属结构，且周围缺乏高大建筑物屏蔽，易成为雷击优先通道。此外，水体高湿度和盐雾环境加速金属腐蚀，可能降低接地系统的长期有效性。

1.2 雷击类型分析

直接雷击：光伏板、支架及水面设备易受直击雷威胁。

感应雷击：雷云放电或邻近雷击产生的电磁脉冲可能通过电缆、逆变器等设备引入过电压。

地电位反击：雷电流通过接地装置时，因地网电位抬升造成设备绝缘击穿。

二、防雷接地系统设计关键技术

1. 接地网优化设计

1.1 接地材料选择：推荐使用镀锌钢或铜包钢材料，兼顾导电性与耐腐蚀性。水域周边土壤电阻率较高时，可采用深井接地或添加降阻剂。

接地体布置：

1.2 水平接地体：沿养殖塘堤坝或水下区域敷设环形接地网，降低跨步电压。

1.3 垂直接地极：在支架基础处设置2.5m以上垂直接地体，增强散流效果。

接地电阻要求：依据《GB/T 32512-2016 光伏发电站防雷技术要求》，系统接地电阻应≤4Ω，多雷区建议≤2Ω。

2. 等电位连接与屏蔽保护

全系统等电位：将光伏支架、金属电缆桥架、逆变器外壳等通过扁钢或铜缆连接，形成统一接地网络，消除电位差。

电缆屏蔽与布线：直流侧电缆采用金属铠装并两端接地，交流侧电缆穿金属管埋地敷设，减少感应雷侵入路径。

3. 多级浪涌保护（SPD）配置

直流侧防护：在光伏组串汇流箱处安装Ⅰ类试验的直流SPD，标称放电电流≥20kA（10/350μs）。

交流侧防护：逆变器输出端配置Ⅱ类试验的交流SPD，电压保护水平Up≤1.5kV。

信号线路防护：环境监测设备、通信线路需加装信号SPD，防止数据中断。

三、施工难点与解决方案

水域施工挑战

使用浮动平台或船只进行接地体安装，采用水下焊接工艺确保连接可靠性。

对接地体进行环氧树脂涂层处理，减缓水体腐蚀。

跨水域电位均衡

在养殖塘不同区域设置多个接地极，并通过水下均压带连接，避免因水体电阻不均导致局部电位异常。

四、运维管理要点

定期检测

每年雷雨季节前测量接地电阻，采用三极法或钳形表法，重点关注腐蚀节点。

检查SPD模块状态指示，及时更换失效器件。

腐蚀防护

对接地体进行阴极保护或定期涂覆防腐涂料。

利用无人机巡检水面以上金属结构锈蚀情况。

五、典型案例分析

以江苏某20MW渔光互补项目为例：

设计措施：采用环形接地网+垂直接地极组合，接地电阻实测1.8Ω；配置三级SPD防护。

效果评估：投运三年内经历多次雷暴天气，未发生雷击导致的设备损坏，系统可用率达99.3%。

六、结论

渔光互补光伏系统的防雷接地需综合考虑水域环境、设备布局及长期运维需求。通过优化接地网设计、强化等电位连接、合理配置SPD，并结合定期检测维护，可显著提升系统防雷可靠性，为“光伏+渔业”模式的可持续发展提供安全保障。

参考文献

[1] IEC 62305-3:2010 雷电防护

[2] GB 50057-2010 建筑物防雷设计规范

[3] 渔光互补光伏电站防雷技术研究[J]. 太阳能学报, 2021.