引言
随着光伏发电产业的迅猛发展，光伏发电系统的安全稳定运行逐渐也开始受到社会大众的广泛关注。雷电是光伏发展系统威胁最大的自然灾害。雷电不但涵盖特别大的能量，同时能够借助于各种方式入侵光伏发电系统，给整个光伏发电系统造成难以估量的后果，不但会给国家带来巨大的经济损失，而且还会影响到整个光伏发电的平稳运行，严重情况下还会导致光伏发电系统中断。因此，为了保证光伏发电系统能够安全平稳可靠地运行，减少损失，必须对其采取雷电防护措施[1]。虽然发电站在建设时根据现行标准设置了防雷装置，但其防护效果如何需要防雷检测来验证。光伏发电项目是东源县政府当前大力推广和拓展的新型能源项目，在东源县已有一定规模，对防雷安全检测有需求。因此，本文以东源本地光伏发电系统为例，首先研究雷电对于光伏发电系统的各种危害情况，并参照相关的防雷规范对光伏方阵区以及其他重点区域的防雷检测方法，对加强东源县光伏发电行业雷电灾害的防灾减灾工作提供有力安全保障。
1雷电对光伏发电系统的危害
1.1直击雷对光伏发电系统的危害
由于光伏系统的光伏阵列占地面积大，并且在大多数均裸露在外，极易遭遇直接雷击的影响。当出现雷电灾害时，它可以瞬间形成高达数万乃至数十万安培的雷电流。当光伏阵列裸露的金属部分被雷电直接击中的时候，一旦光伏发电系统没有防雷措施或者防雷装置不符合规范要求，则强烈的雷电流势必损坏大量的光伏系统内部组件，严重情况下还会导致多个区域太阳能电池板出现损坏，导致整个光伏发电站系统直接瘫痪[2]。
1.2雷电感应对光伏发电系统的危害
雷电感应涉及到电磁感应以及静电感应两部分。①电磁感应：当光伏发电系统上方出现雷云时，光伏发电系统的导体会感应出和雷云相反极性的电荷，雷电放电过程中，急剧变化的雷电流促使雷电通道一带回产生瞬态电磁场，在光伏发电系统中会形成相应的感应电动势，即雷电电磁效应；②静电感应：雷云放电过程中，电荷急剧中和，但是光伏系统中感应出的电荷缺乏约束，会沿着导体在较短时间内释放，同时在线路中产生雷电电磁脉冲（LEMP），形成雷电的静电效应；雷电感应会在太阳能电池板上形成感应过电压，感应出的高压会借助于太阳能电池组件的连接线向光伏发电系统的设备进行传输，这可能会威胁到整个光伏发电系统的安全运行
1.3雷电波侵入对光伏发电系统的危害
雷电波在光伏发电系统中的侵入方式主要有2种：①雷电波借助于架空线侵入整个光伏发电系统，此类状态对光伏发电站以及系统的危害特别大。②雷电脉冲波可能借助于一些同光伏相连的电源线、信号线或者接地线等金属管道侵入光伏发电系统内，进而对系统带来不同程度的损害。
1.4地电位反击对光伏发电系统的危害
当雷击点在光伏阵列的直接防雷范围之外或在周边区域地面上时，强雷电流向大地分散，地电位升高，然后形成电位场，高电位转移至阵列上级的接地部分。该电位差在电池组件之间形成强电压。其能量高、穿透力强，往往会损坏电池组件，甚至导致其无法修复。
2东源县光伏发电系统防雷检测方法
2.1太阳能光伏发电站防雷检测内容
2.1.1升压站检测内容
(1) 测量升压站区及其附近的土壤电阻率，得到升压站地表土壤电阻率的变化规律。测量现场地表电位梯度，以等电位线的形式绘制地表电位梯度图，认真剖析其变化规律；当变化均匀稳定后，即可进行防雷检测；当变化异常时，应与相关单位沟通协商，分析异常现象产生的原因，判断是否会影响最终测量结果的准确性。
(2)检测升压站外接防雷装置和变电设备的接地电阻、等电位、跨步电压、接触电压，保证防雷检测与接地装置的有效电气连接。在测试升压站外接防雷装置时，需要检查被保护对象是否在防雷装置的保护范围内。例如，对于独立的接闪器，要重点检查保护半径和范围，接地网是否独立，检查接地电阻值是否符合规范要求。
(3) 检测升压站防雷装置。测试内容主要涉及到防静电接地、电位连接、屏蔽措施、浪涌保护器（SPD）等防雷措施；低压配电系统的SPD检测需要严格按照电子信息系统防雷规范要求进行，并应选用专业的SPD测试仪进行测试。
2.1.2光伏方阵区域检测内容
(1)光伏阵列涵盖光伏组件、箱变、逆变器和汇流箱。在具体的防雷过程中，通常选用钢制光伏支架作为防雷避雷端子和引下线。接地体沿光伏支架基础铺设，各设备共用接地网。光伏组件常见的接闪方式有两种：一种是独立的接闪系统；另一种是利用光伏组件的金属框架和组件的安装夹作为接闪器的自然接闪器。在防雷检测过程中，应重点检查光伏方阵接闪系统是否符合防雷规定。
(2) 应测试现场接地电阻值。光伏矩阵区域所覆盖的设备全部共用接地，包括两个接地体，即人工接地体和自然接地体。依据行业的施工标准和设计要求，要求该区域的电阻值小于4Ω。但在具体的防雷检测过程中，光伏电站规定的电阻值也是标准的。如果设计不符合防雷标准，需要结合图纸进行修正。再者，还要测试逆变器、变压器和汇流箱的跨步电压和接触电压。
(3) 测试光伏矩阵区域的等电位联结和电缆屏蔽措施。通常情况下，如果光伏矩阵区域内的所有不带电设备都有金属外壳，则需要将外部金属部分直接连接到地网。如果无法直接连接，则必须使用等电位连接端子进行连接。此外，在防雷测试过程中，所有连接到接地网的设备和部件都必须测量接地电阻，以确保其电气连接处于正常状态。一般来说，要求阻值不超过0.2Ω，连接材料应符合相关标准。
(4)检测光伏矩阵区域的SPD。为防止光伏电站输电线路受到雷击产生的高压伤害，通常需要在箱变低压柜、箱变逆变器、直流输入端设置防雷器箱式逆变器。在防雷检测中，需要重点检测SPD的工作状态，SPD参数、电阻电压等是否符合相关规范。
2.2光伏发电站防雷检测具体方式
对于电站升压站的检测，其最大的难点是检测地网电位梯度的分布状态。电位梯度的分布主要反映土壤电阻率，这将直接影响接地装置的耗散效率。因此，需要根据防雷接地图纸进行防雷检测，充分认识接地网的实际数据，通过网格形式逐步检测接地网。以逆变器、变压器、集流器等关键设备为核心，核心与电网的距离应保持在20m以内；测量高压电气设备周围的电位梯度时，测量跨度不应超过0.8m[3]。另外，光伏矩阵区域范围大，对角线长度往往大于5000m，电流极必须保持至少20000m的距离，需要使用大地网测试仪进行测试[4]。目前的极限长度Dc一般是最大对角线长度D的四五倍；电压极限长度Dp 一般在 0.5 到 0.6 Dc之间。如果难以在远距离设置线路，则在土壤电阻率均匀的区域，Dc可以是2D，在土壤电阻率不均匀的区域可以是3D。测量方法应为异频电流法，频率最好在40Hz～60Hz之间，电流在3A～20A之间。一般而言，这种测量方法可以有效地保证电阻值检测数据的准确性。
3结语
总之，随着光伏发电项目在东源县的发展，光伏发电站也开始逐步建设。受光伏发电站布设位置空旷以及内部设备设施的特性，致使光伏发电系统极易容易发生雷击事故。本文主要研究雷电对于光伏发电系统的各种危害途径，以及光伏发电系统的防雷装置情况，参照相关的防雷规范研究光伏发电系统的相关检测方法，为科学有效地做好光伏雷电灾害安全检测及相关措施提供重要参考支撑和理论依据。
参考文献：
[1]王士元，陈敬欣，甄云云.光伏发电系统的防雷电结构设计研究[J].太阳能，2011（2）：41-44.
[2]高金辉，马高峰，王虹霞.光伏发电系统的防雷设计[J].河南师范大学学报（自然科学版），2013,41（3）：42-45.
[3]王刚，金鑫.光伏发电站防雷装置检测[J].科技与企业，2016（8）：231-232.
[4] 杨成山，蔡永祥，刘晓燕.光伏发电系统防雷检测方法[J].南京信息工程大学学报（自然科学版），2015，7（6）：551-556.