風(fēng)機(jī)接地檢測方法的探討

黃舉康

摘要： 由于長期以來各參建單位對風(fēng)力發(fā)電機(jī)接地測量方法爭議較大，文章對風(fēng)力發(fā)電機(jī)接地電阻檢測的方法進(jìn)行綜合比較，并基于風(fēng)機(jī)接地網(wǎng)的特點(diǎn)，提出對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接地的測量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按照DL/T475-2017《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》中規(guī)定的三級法進(jìn)行測量驗(yàn)收比較合理，以此作為風(fēng)機(jī)接地裝置的測試主要原則及方法。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)接地；檢測方法；接地電阻

引言

風(fēng)能是一種儲(chǔ)量極為豐富，取之不盡，用之不竭的清潔可再生綠色能源。近年來，世界各國對節(jié)能環(huán)保、資源短缺等問題的關(guān)注，引起越來越多的國家致力于風(fēng)力發(fā)電的開發(fā)和研究。隨著風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展，風(fēng)電場數(shù)量的不斷增多和裝機(jī)容量的不斷擴(kuò)大，風(fēng)電機(jī)組和電氣設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行越來越受到人們的廣泛關(guān)注，國內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目開始步入高速發(fā)展期，目前我國的風(fēng)電場主要集中在北方的高原和戈壁地區(qū)，南方主要分布在丘陵、高山和海島，由于風(fēng)力資源比較豐富，都處于比較空曠的地帶，風(fēng)機(jī)矗立在這些地方，遭雷擊的概率比較高，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全，在風(fēng)力發(fā)電場的早期建設(shè)階段沒有得到足夠的重視，防雷接地就是其中重要的環(huán)節(jié)，是否做好防雷接地工作，檢測接地電阻是評判的依據(jù)，然而接地電阻的測試方法有多種多樣，如防雷檢測所，電力檢測所等諸多單位檢測的方式都不一樣，沒有統(tǒng)一的測試方法，造成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上的空洞，這也是形成現(xiàn)在風(fēng)電防雷接地檢測存在混亂的原因。

一、目前現(xiàn)狀

風(fēng)場接地的工程檢測驗(yàn)收一般是由業(yè)主或總承包方來組織的，由于防雷的行政管理權(quán)屬于氣象部門，所以很多地方的風(fēng)電場防雷接地檢測驗(yàn)收都是由當(dāng)?shù)氐臍庀缶址览字行倪M(jìn)行驗(yàn)收；也有部分風(fēng)場是由電力檢測部門組織驗(yàn)收。由于檢測資質(zhì)的開放，導(dǎo)致檢測方法的不統(tǒng)一，故形成了同一個(gè)地網(wǎng)檢測，帶來多種不同數(shù)據(jù)結(jié)果。以上檢測部門的接地檢測儀器，一般采用表式接地電阻測試儀。而氣象部門通常采用的檢測方法則是接地阻抗測試儀法，（如圖1）所示、電力檢測部門檢測方法通常采用電位降法（如圖2）所示。

圖1中的儀表是三個(gè)端子式，既C2和P2合并為一。

風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組的接地地網(wǎng)對角線約為D，從測量方法上，通常，氣象主管部門會(huì)放D長度的3-5倍接地測試輔助線，遠(yuǎn)離接地網(wǎng)作為接地線，然后在放電壓極dpG長度，電流線dcG長度，進(jìn)行接地測試，得到讀數(shù)R1，再減去用輔助線測量線阻R2，用讀數(shù)R1減去讀數(shù)R2就得到所測風(fēng)機(jī)接地網(wǎng)的電阻R。

然而當(dāng)接地電阻測試值很小時(shí)，此方法前去線阻后得出的電阻有時(shí)會(huì)只有零點(diǎn)幾歐姆，或者負(fù)數(shù)，雖然可以用拉布斯準(zhǔn)則（3σ準(zhǔn)則）、格拉布斯（Grubbs）準(zhǔn)則或t檢測準(zhǔn)則（羅馬諾夫斯基準(zhǔn)則）進(jìn)行判別和剔除計(jì)算，由于計(jì)算復(fù)雜往往都是由檢測人員的個(gè)人主觀來決定的，特別是檢測值與檢測人員想象的“真值”相差很大時(shí)，則不做記錄。這樣的數(shù)據(jù)很難真實(shí)的保留下來，顯然此方法不適用于風(fēng)機(jī)接地的測試，現(xiàn)場存在的爭議比較多，業(yè)主方面又對防雷接地不是很了解和重視，只有默認(rèn)檢測單位的檢測數(shù)據(jù)。此種方法通常適用于城市建筑及接地裝置較小的設(shè)備。

電力部門通常采用電位降法，電位降法在實(shí)際應(yīng)用過程中比較繁瑣。首先風(fēng)電場驗(yàn)收前通常沒有220V電源到場，哪怕有發(fā)電機(jī)供電，風(fēng)電場地形險(xiǎn)峻，土壤電阻率極不均勻，加上架空線路及地下電纜影響，該方法一般適用與大型接地網(wǎng)，如變電站、水電站接地網(wǎng)測試。風(fēng)電場風(fēng)機(jī)接地屬于中小型接地網(wǎng)，電位降法接地電阻測量，風(fēng)電場中一般不適用。電位降法（如圖2）所示。

二、方法比較

按照DL/T475<<接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則>>推薦的接地阻抗測試方法有：四極法、接地阻抗測試儀法、電位降法、電流-電壓表三極法等。目前針對風(fēng)機(jī)防雷接地網(wǎng)這類接地電阻測試，采用電流-電壓表三極法進(jìn)行測量比較合適。電流-電壓表三極法分（直線法）和（夾角法）。電流線和電壓線同方向放設(shè)稱為三極法中的（直線法）。電流線和電壓線夾角30°方向放設(shè)稱為三極法中的（夾角法）。我國風(fēng)電場普遍安裝在高山丘陵或者海島上，由于山高近海等原因，可利用風(fēng)資源比較豐富，但是高山丘陵和海島地形都比較復(fù)雜，往往一個(gè)風(fēng)機(jī)就要削平一個(gè)山頭建立一個(gè)風(fēng)機(jī)平臺(tái)，四周都是懸崖峭壁，沒有足夠的空間可以使用，通常都是利用風(fēng)電場道路作為作為測量方向，實(shí)際操作中（夾角法）測量很難實(shí)現(xiàn)，當(dāng)（夾角法）很難實(shí)現(xiàn)時(shí)，建議采用電流-電壓表三級法（直線法）。（如圖3）。

風(fēng)機(jī)接地測量原則。由于風(fēng)機(jī)機(jī)位通常在山頭險(xiǎn)峻位置，一邊為風(fēng)機(jī)平臺(tái)地處空曠，土壤電阻率相對均衡，另外一邊為陡坡，主要是平臺(tái)開挖后棄土形成陡坡，且陡坡方向土壤電阻率極高，土質(zhì)疏松。根據(jù)雷電流泄放的選擇性，一般雷電泄放方向以低土壤電阻率均衡方向?yàn)橹餍沽魍ǖ?，高電阻率方向?yàn)檩o泄流通道，且高土壤電阻率方向由于地形差別太大，所以一般在高土壤電阻率方向，所測接地電阻均遠(yuǎn)高于低土壤電阻率方向，故針對山區(qū)風(fēng)電的特殊性，原則上不應(yīng)追求在各個(gè)方向進(jìn)行測量均能達(dá)到小于4歐姆，而應(yīng)該執(zhí)行在各個(gè)方位均測試，任一方位扇區(qū)滿足接地電阻則為滿足要求。針對高土壤電阻率的風(fēng)電場，在一般平臺(tái)區(qū)域碎石較多，根據(jù)DL/T475-2017《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》中規(guī)定，在土壤電阻率較高的地區(qū)，測量時(shí)為了降低電流極接觸電阻帶來的較大誤差，應(yīng)在電流極的位置處，用鹽水澆灌或增加電流極根數(shù)，降低誤差。

當(dāng)采用直線法測量時(shí)，應(yīng)當(dāng)在測量電阻時(shí)結(jié)合電降法，把電壓極來回移動(dòng)5%距離，隨著電壓極的移動(dòng)，接地電阻變化也會(huì)均衡變化，當(dāng)變化率比較大時(shí)，應(yīng)改變測量位置，當(dāng)數(shù)據(jù)按照規(guī)范要求電阻值小于移動(dòng)變化率才能認(rèn)可為實(shí)際電阻值。

通常每臺(tái)風(fēng)機(jī)都會(huì)搭載一臺(tái)箱式變壓器，用于變壓后傳送電至升壓站，當(dāng)變壓器沒有受電的情況下，可以直接測量變壓器接地電阻，當(dāng)變壓器受電后，很多時(shí)候?qū)z測儀器干擾很大，所測出數(shù)值誤差較大。此時(shí)應(yīng)進(jìn)行風(fēng)機(jī)與箱變的接地導(dǎo)通測試，如導(dǎo)通正常，風(fēng)機(jī)接地電阻則為該變壓器接地電阻，如導(dǎo)通過大，應(yīng)考慮斷開箱變電源后再進(jìn)行測試，測量時(shí)應(yīng)避開電纜埋設(shè)方向。

按照DL/T475-2017《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》中規(guī)定，還應(yīng)考慮電阻分流測試，當(dāng)有架空避雷線及金屬屏蔽兩端接地的電纜進(jìn)出線時(shí)，應(yīng)當(dāng)對應(yīng)進(jìn)行架空避雷線及金屬屏蔽接地分流測試，并將所有分流進(jìn)行相量運(yùn)算，得到地網(wǎng)分流值，來修正實(shí)際接地阻抗。

三、風(fēng)機(jī)接地檢測的方法和標(biāo)準(zhǔn)

風(fēng)機(jī)接地電阻的檢測，因有多種方法檢測，測出的數(shù)據(jù)都不一樣，對于接地電阻值正確與否的判別，目前都沒有一個(gè)統(tǒng)一的方法，本人認(rèn)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)接地測量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)按照DL475-2017規(guī)定的三級法進(jìn)行測量。對于電力系統(tǒng)防雷與接地項(xiàng)目的檢測驗(yàn)收，2010年4月1日開始實(shí)施的《氣象災(zāi)害防御條例》中已經(jīng)明確，電力系統(tǒng)的防雷與接地屬于特殊行業(yè)，其工程項(xiàng)目的檢測驗(yàn)收由電力主管部門與氣象主管部門共同頒發(fā)防雷檢測資質(zhì)，由專業(yè)的檢測單位按照電力行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。

四、結(jié)束語

風(fēng)力發(fā)電行業(yè)是一個(gè)正處于高速發(fā)展期的行業(yè)，隨著風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)逐漸完善，風(fēng)電防雷接地檢測方法應(yīng)該制定相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)地對風(fēng)機(jī)接地電阻檢測方法制定一個(gè)完善的標(biāo)準(zhǔn)，是風(fēng)電行業(yè)必須完成的課題，隨著行業(yè)的不斷成熟，相信風(fēng)力發(fā)電行業(yè)很快會(huì)有自己的防雷接地檢測標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：廣西地凱防雷工程有限公司）