提高大石山區(qū)風電機組防雷接地可靠性

袁福優(yōu) 馬博濤

摘要：通過外引接地方式，降低接地電阻值，提高風電機組防雷接地可靠性。

關(guān)鍵詞：風機基礎(chǔ);電阻率;外延地網(wǎng);接地電阻

隨著國家綠色的發(fā)展理念，清潔能源在整個能源占比逐步擴大。風電作為清潔能源領(lǐng)域重要的組成部分，其安全、可靠、穩(wěn)定運行直接關(guān)系國家整個能源布局、調(diào)控，對風電所并入的電網(wǎng)運行安全也至關(guān)重要。由于風電機組安裝自然環(huán)境、風機安裝高度的特殊性，造成風機運行最大的安全隱患是雷擊，因此防雷接地的好壞直接確定機組運行狀態(tài)。大石山區(qū)風力大，風能發(fā)展?jié)摿薮?，但其石頭多，土壤少的特性，加大了防雷接地系統(tǒng)施工的難度，成為阻礙大石山區(qū)風力發(fā)電的發(fā)展腳步。重慶市奉節(jié)縣金鳳山風電工程對大石山區(qū)風電機組防雷接地問題做以分析提供解決思路。下面以37#風機為例，詮釋解決方案。

經(jīng)技術(shù)人員現(xiàn)場檢測（自檢），37#風機基礎(chǔ)及內(nèi)圈接地電阻值分別為：18.4Ω，考慮現(xiàn)場檢測時下雨，土地比較濕潤接地電阻偏小有不真實情況，本方案設(shè)計將檢測的各個風機基礎(chǔ)接地電阻值，放大至5倍。

即：37#、31#風機基礎(chǔ)及內(nèi)圈接地電阻值分別為：92Ω。

1、37#風機基礎(chǔ)接地方案

原37#風機土壤電阻率為：3500Ω.m，考慮巖石比較多要求回填采用黃土回填，本方案設(shè)計現(xiàn)有的土壤電阻率在原基礎(chǔ)上降低至0.52倍。

即：37#風機土壤電阻率為：1850Ω.m。

新增地網(wǎng)采用：60*6熱鍍鋅扁鋼做為水平接地極、50*5*1500熱鍍鋅角鋼及人工離子接地極作為垂直接地極組成。各接地極之間采用焊接進行連接，焊接處需做防銹處理。

1）在環(huán)形地網(wǎng)外側(cè)敷設(shè)外引地網(wǎng)，外引地網(wǎng)總長度為550米，材料為60*6熱鍍鋅扁鋼。

外引地網(wǎng)水平接地體的接地電阻計算如下：

Rs=ρ/2πL * Ln KL2/dt

式中：

ρy── 原地層的電阻率1850Ω.m

lc── 水平接地體長度550米

d──? ?水平接地體的等效直徑：0.03m

t──接地體埋深0.8

K──土壤利用系數(shù)1

計算得出：水平接地體的接地電阻測量值為8.61Ω

2）外延地網(wǎng)上埋設(shè)垂直接地體，材料為L50*5*1500熱鍍鋅角鋼，共30根

A）單根垂直接地體的接地電阻按下式計算如下：

Rc=ρy/2πl(wèi)c （ Ln 4Lc/d） = 958.66Ω

式中：ρy：原地層的電阻率1850Ω.m

lc：垂直接地體的長度1.5米

d：垂直接地體的等效直徑：0.042m

B）30根垂直接地體并聯(lián)接地電阻：

R1= Rc / nη =35.51Ω

式中：

Rc為單根垂直接地體的電阻值

n 為接地體的根數(shù) 30

η 為多根接地體共用時的利用系數(shù) 取0.9

3）38根直徑50長度為1米的離子接地極的接地電阻值

A）現(xiàn)計算單支離子接地極的接地電阻：

R2=ρ/2πl(wèi) （ Ln 8l/D-1）K=354.31Ω

R2：單支離子接地體的接地電阻? （Ω）

ρ：土壤電阻率1850Ω.m

K：土壤調(diào)節(jié)系數(shù)0.30

d：離子接地極的等效直徑：0.05

L：離子接地極長度1米

B） .38根離子接地體的接地電阻：

R3= Rc / nη =10.36Ω

R3：38根子接地極并聯(lián)接地電阻

R2：單支離子接地極的接地電阻（Ω）

n：多支離子接地極數(shù)目38

η：多支離子接地體利用系數(shù)? （取0.9）

4） 外延地網(wǎng)水平接地體、垂直接地極、離子接地極與原風機基礎(chǔ)及內(nèi)圈地網(wǎng)并聯(lián)后的接地電阻計算如下：

R=1/ （1/R+1/R1+1/R2+1/92）=3.97≤4.0Ω? ?（符合設(shè)計要求）

5）在箱變周圍用60*6的熱鍍鋅扁鋼圍一圈，并與風機地網(wǎng)相連（不小于兩個連接點，長度不小于15米）

37#風機地網(wǎng)工程材料清單：

水平接地體? ? ?60*6熱鍍鋅扁鋼? ? ? ? ? ?550米

垂直接地體? ? ?50*5*1500熱鍍鋅角鋼? ? ? ?30根

離子接地極? ? ?LBD-LJD50/1000? ? ? ? ? ? ?38根

2、地網(wǎng)施工工藝

1）接地體的埋設(shè)深度其頂部不應小于0.8m。

2）接地體（線）的連接應采用焊接，焊接處焊縫應飽滿并有足夠的機械強度，不得有夾渣、咬肉、裂紋、虛焊、氣孔等缺陷，焊接處的藥皮敲凈后，刷瀝青做防腐處理。

3）采用搭接焊時，其焊接長度如下：鍍鋅扁鋼不小于其寬度的2倍，三面施焊。（當扁鋼寬度不同時，搭接長度以寬的為準）。敷設(shè)前扁鋼需調(diào)直，煨彎不得過死，直線段上不應有明顯彎曲，并應立放且焊接處距角鋼頂端不小于300mm。

4）所有金屬部件應鍍鋅，操作時，注意保護鍍鋅層，如有劃傷、破損需刷補防銹漆或瀝青漆。

5）垂直接地體的加工：材料采用鍍鋅角鋼切割，長度不應小于1.5m。選用角鋼，采用50mm×50mm×5mm的角鋼，角鋼的一端應加工成尖頭形狀。

6）熱鍍鋅角鋼及人工離子接地極均采用垂直敷設(shè)。

7）垂直接地體的間距應大于其自身長度的2倍，即不應小于3m。

8）接地體間的扁鋼敷設(shè)：扁鋼敷設(shè)前應調(diào)直，然后將扁鋼放置于溝內(nèi)，依次將扁鋼與垂直接地體用電焊（氣焊）焊接。扁鋼應側(cè)放而不可放平，側(cè)放時散流電阻較小。扁鋼與垂直接地體連接的位置距接地體最高點約100mm。焊接時應將扁鋼拉直，焊好后清除藥皮，刷瀝青做防腐處理，并將接地線引出至需要位置，留有足夠的連接長度，以待使用。

9）核驗接地體（線）：接地體連接完畢后，應及時請質(zhì)檢部門進行隱檢、接地體材質(zhì)、位置、焊接質(zhì)量，接地體（線）的截面規(guī)格等均應符合設(shè)計及施工驗收規(guī)范要求，經(jīng)檢驗合格后方可進行回填，分層夯實。最后，將接地電阻搖測數(shù)值填寫在隱檢記錄上。

10）刷防腐油漆距焊接點兩邊間距不小于10CM長

11）回填土內(nèi)不得夾有石塊和建筑垃圾，處取的土壤不得有較強的腐蝕性，回填土應分層夯實。

12）本解決方案中風機及箱變接地網(wǎng)采取網(wǎng)格狀，接地網(wǎng)形成一個閉合的回路降阻效果好能更好更快的泄放雷電流。

參考文獻：

[1]《風力發(fā)電機組的安裝與調(diào)試》 葉云洋? ?陳文明? 化工工業(yè)出版社? ?2014.8.

（作者單位：黑龍江能源建設(shè)有限公司 ）