风电场防雷接地系统的施工工艺分析.pdf

应用能源技术2 0 1 2 年第1 1 期(总第1 7 9 期)d o i：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 9 3 2 3 0 2 0 1 2 1 1 0 1 1风电场防雷接地系统的施工工艺分析孙云(大唐山东清洁能源开发有限公司，山东青岛，2 6 6 0 6 1)摘要：雷击事故在风电场中时有发生，为避免雷击事故中冲击电流对风力机的损害，风力机的防雷接地系统至关重要。文中结合大唐长清风电场一期工程采取的防雷接地系统方法，对风电场降防雷接地系统的施工工艺进行阐述，通过对施工工艺的分析及接地电阻阻值的测量，得出风场中各风机的接地电阻介于2 9 5 3 6 9Q 之间，说明采确多种降阻措施相结合的方法能有效的起到降低电阻的作用，同时也证明该风电场的防雷接地系统施工工艺是满足设计要求的。关键词：风电场；接地电阻；防雷接地系统；降阻中图分类号：T K 8 9文献标志码：B文章编号：1 0 0 9 3 2 3 0(2 0 1 2)1 1 0 0 4 6 0 4T h eC o n s t r u c t i o nP r o c e s so fL i g h t n i n gP r o t e c t i o nG r o u n d i n gS y s t e mi nW i n dF a r mS U NY u n(D a t a n gS h a n d o n gC l e a nE n e r g yD e v e l o p m e n tC O，L t d，Q i n gD a o2 6 6 0 6 1，C h i n a)A b s t r a c t：L i g h t n i n gi nt h ew i n df a r mw h e nt h ea c c i d e n to c c u r r e d，i no r d e rt Oa v o i dt h ei m p a c to fc u r r e n tl i g h t n i n ga c c i d e n td a m a g et ot h ew i n dt u r b i n e，w i n dt u r b i n el i g h t n i n gp r o t e c t i o ng r o u n d i n gs y s t e mi se s s e n t i a l I nt h i sp a p e r，D a t a n gC h a n g q i n gw i n df a r mp r o j e c tt ot h el i g h t n i n gp r o t e c t i o na n dg r o u n d i n gs y s t e m sa p p r o a c h，l i g h t n i n gg r o u n dd o w nf o rw i n df a r mc o n s t r u c t i o np r o c e s st oe l a b o r a t et h es y s t e m，t h r o u g ht h ec o n s t r u c t i o np r o c e s so fa n a l y s i sa n dm e a s u r e m e n to fe a r t hr e s i s t a n c e，d e r i v e dw i n df i e l dg r o u n dr e s i s t a n c ea m o n g2 9 5 Qt o3 6 9 Q，i n d i c a t i n gt h a tu s i n gav a r i e 哆o fr e s i s t a n c er e d u c t i o nm e t h o do fc o m b i n i n gm e a s u r e sc a ne f f e c t i v e l yp l a yar o l e i nr e d u c i n gr e s i s t a n c e，b u ta l s op r o v et h a tt h ew i n df a r ml i g h t n i n gp r o t e c t i o ng r o u n d i n gs y s t e mc o n s t r u c t i o np r o c e s st om e e td e s i g nr e q u i r e m e n t s K e yw o r d s：W i n df a r m；G r o u n dR e s i s t a n c e；L i g h t n i n gP r o t e c t i o nS y s t e m；R e d u c er e s i s t a n c e0引言近年来，我国风电装机容量呈现出跨越式增长，风电场的建设在全国各地遍地开花，然而，随着越多风电场的建设，暴漏出的问题日益增多，其中防雷击是风场面临的重要问题之一。接地电阻是接地装置技术要求中最基本的技术指标，主要由土壤电阻、土壤和接地体之间的接触电阻、接地体本身的电阻及接地体引线的电阻等组成，其中主要由土壤电阻率及接地装置结构收稿1 3 期：2 0 1 2 0 9-2 1修订日期：2 0 1 2 一1 0 1 5作者简介：孙云(1 9 7 5 一)，男，主要从事风电厂基建管理等工作。来决定】。风电场建设的环境不同，降低接地电阻的方法迥异，有些地方土壤的电阻率较低，简单敷设接地网便可达到设计要求，有些地方如山地，土壤电阻率高达数千欧姆，靠简单敷设接地网已远达不到降阻要求，需要采用多种降阻方法结合来达到降阻目的。目前，常用的降阻措施有外引接地法、人工降阻法、深井接地法、电解离子接地、爆破接地法等拉3 4 1。大唐长清风电场一期工程位于长清区孝里镇境内，由3 3 台单台容量为15 0 0K W 的风力机组成，总装机容量为4 9 5M W，场址属于山地地形，海拔高度为5 0 4 8 0m 之间，根据所测风电场“土万方数据2 0 1 2 年第1 1 期(总第1 7 9 期)应用能源技术4 7壤电阻率测量报告”，风机土壤电阻率按20 0 0Q m 考虑，设计及规范要求单台风机接地电阻。l防雷接地系统采取的降阻方法大唐长清风电场属于山地风场，当地土壤电阻率较高，与设计要求的4n 相差近5 0 0 倍，为有效的降低接地电阻，风场采用多种降阻措施相结合的方法进行降阻，主要采用的降阻措施有：换土法、添加降阻剂方法、焊接物理降阻模块方法、深井降阻法及外延或伸长接地法，同时，严格制定及完善施工措施，精益求精的施工工艺，确保接地电阻达到设计要求。换土法：普遍使用的降低接地电阻的有效方法，主要为将电阻率高的土换成低电阻率的土，具有很好的降阻作用。添加降阻剂法：主要是化学降阻剂。使用该方法后能够很大程度上降低接地体周围的土壤电阻率，起到降低接触电阻的作用。焊接物理降阻模块：主要是物理降阻剂，使用后增大接地体外形的尺寸，也是降低接地体周围土壤电阻率的作用，与化学降阻剂作用一样。但其由导电的非电解质固体粉末及其固化作用的水泥组成，具有电阻率低，降阻性能不受环境P H值、温度计湿度的影响拉1。深井降阻法：可以大大降低接地电阻，减少防雷接地系统的占地面积，不受气候、季节的影响，数值比较稳定。外延或伸长接地：在高土壤电阻率地区，特翳是山地，为减小接地电阻，需要加大接地体的尺寸，其中主要是增加水平接地体的长度。2防雷接地系统的布置根据设计图纸要求，大唐长清风电场的接地系统如图1 所示，其中风机基础内有上下两层接地网，基础外侧有一圈底层接地网，最外层有一层接地网，上下两层接地网连接在一起；物理降阻模块1 2 组；浅接地极9 极，外延的深接地极4 极；最外圈接地网与箱变接地网连接在一起。C a)防雷接地系统平面图(b)防冒接地系统纵向平面图圉1 风机基础防雷接地系统万方数据应用能源技术2 0 1 2 年第1 1 期(总第1 7 9 期)3防雷接地系统的施工流程风机的防雷接地系统中，接地网分为上层接地网、下层接地网、普通接地极及外廷深井接地极。从图1 可以看出，一部分接地系统浇筑在基接她罔敷设础混凝土中，对此处接地部分不做详细说明，本论文主要论述的施工工艺为基础外的防雷接地系统，基础外侧的防雷接地系统的主要施工工艺流程如图2 所示。底层接地网扁铁下铺土并压实底层接地网扁铣周围敷降阻剂底层接地网扁铁周围敷士并压实将风机基础回填至上层接地网扁铁下7 0 c m 处并压实外延4 条接地线，接地扁铁周围按照降阻剂、土的顺序蔗工辫IF 赢露面吲厮志蕊铺土，并压实II 譬兰l!：!=兰竺竺上层接地网焊ll 将上层接地网扁lI4 个深2 0 米接地极接接地模块IJ 铁周围铺降阻荆II 圆钢内外填降阻剂将上层接地网扁铁周围铺土压实二二1 二风机基础平台回填完毕并压实围2 防雷按缝系统的施工流程步骤I：风机基础养护结束后达到回填要求，将基础外侧的底层接地网敷设焊接，焊口处涂防腐涂料。步骤2：将底层接地网下侧填低电阻率的土并压实。步骤3：将底层接地网周围铺设厚2 0c m 厚的降阻剂，降阻剂能够将接地扇铁完全包裹为宜，待回填降阻剂吸收土壤水分后成胶状能够紧密的裹住接地扁铁。步骤4：在底层接地网的降阻剂周围填低电阻率的土，厚不少于5 0C m，压实。步骤5：将基坑回填至距上层接地网7 0c m 处后，按照设计图纸要求将上层接地网焊接完成，包括设计要求的1 2 个物理降阻模块的焊接，焊接处涂防腐涂料，接地扁铁下用低电阻率的土回填至接地扁铁下2 0c n l 处，压实。步骤6：在回填基坑的同时，同步将普通接地极周围首先用降阻剂包裹一周，再用低电阻率的土将降阻剂包裹一周，之后正常回填压实。步骤7：开挖4 条外延接地线，并用气钻完成2 0m 深井的钻井工作，将外延接地扇铁下敷设低电阻率的土，并按照步骤3，在上层及外延接地扁铁周围铺设降阻剂。同样降阻剂能够完全包裹接地扁铁。步骤8：按照步骤4，将上层及外延接地扁铁的降阻剂周围的用低电阻率覆盖压实，士厚度不低于5 0c m，其余部位正常回填压实，施工过程中注意物理降阻剂的保护，杜绝损坏现象发生。万方数据2 0 1 2 年第1 1 期(总第1 7 9 期)应用能源技术4 9步骤9：外延的4 个深井接地极插入深井后，将接地圆钢内及外侧，全部使用浆状降阻剂回填。步骤1 0：将风机基础平台铺土压实。3施工工艺分析在风电场接地系统中接地电阻是大地电阻效应的总和，它包括接地体及其连接线的电阻、接地体表面与土壤的接触电阻和土壤的散流电阻3 个成分。由于接地体本体及其连接线均为导体，它的电阻很小，一般忽略不计H j。接地体表面与土壤的接触电阻，大唐长清风电场采用了在接地网周围铺设降阻剂和在上层接地网焊接物理降阻模块的方法来降低接触电阻，主要原理是降低了与接地体表面接触的局部土壤的电阻率，即降低了接地体表面与土壤的接触电阻。其中，在接地体周围铺设降阻剂，遇到水后，能够成胶着状很好的包裹接地扁铁，增加物理降阻模块，都很好的增大了接地体的有效接地面积，提高接地体散流效果。接地极周围用降阻剂包裹，能够很好的增大接地极的外形尺寸，同样可以起到降低与接地极表面接触的局部土壤的电阻率，即降低了接地极表面与土壤的接触电阻的作用。同时，另有4 个外延接地极采用外延降阻法、深井接地法和添加降阻剂法相结合的方法，在很大程度上降低了接地电阻，并减少了风力机组占用地表的面积。在接地网周围降阻剂外侧，采用换土的方法，将厚为5 0c m 低电阻率的土密实的包裹着降阻剂，低电阻率土壤比高达20 0 0Q m 的山体土石有更好的降低土壤散流电阻的作用，能够在遭受雷击时起到很好的散流作用。通过添加降阻剂、焊接降阻模块、换土、深井接地和外延接地相结合的方法，使得风机的整个防雷接地系统很好的有机结合在一起，在遭受雷击时，能