風(fēng)電場防雷接地系統(tǒng)的施工工藝分析

劉熠斌

摘 要：風(fēng)電場運(yùn)營中，易發(fā)生雷擊事故，影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常使用。為有效預(yù)防雷擊事故給風(fēng)電場帶來的損害，建立防雷接地系統(tǒng)非常重要。基于此，本文從以下幾點(diǎn)綜述風(fēng)電場的防雷接地系統(tǒng)施工工藝。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場；防雷接地系統(tǒng)；施工工藝

中圖分類號：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）21-0177-01

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，風(fēng)電場建設(shè)量持續(xù)增加。與此同時(shí)，風(fēng)電場出現(xiàn)的問題也越來越多，其中，雷擊事故最為突出。這種情況下，防雷接地系統(tǒng)問世，該系統(tǒng)中的接地裝置由接地體本身電阻、土壤電阻、引線電阻等共同組成，由接地裝置、土壤電阻率決定。由于風(fēng)電場的建設(shè)環(huán)境不同，電阻的降低方法也不同，有的地方土壤電阻率低，進(jìn)行簡單的敷設(shè)就能滿足需求，而山地等地區(qū)，電阻率比較高，僅簡單敷設(shè)電網(wǎng)并不能降低電阻，需借助各種方式實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。下面，本文用以下幾點(diǎn)闡述。

1 風(fēng)電場防雷接地系統(tǒng)的作用

作為風(fēng)電場的主要部分，防雷接地系統(tǒng)具有重要作用。防雷接地系統(tǒng)施工過程中，需綜合考量各問題，只有嚴(yán)格把控全局，才能從根本上解決危險(xiǎn)因素，預(yù)防雷擊事故的發(fā)生。和其他事故相比，雷擊事故帶來的后果比較嚴(yán)重，造成的損失也比較大。與此同時(shí)，風(fēng)電場還會因雷擊的影響，產(chǎn)生系列衍生性的災(zāi)害，如電災(zāi)、火災(zāi)等，通常無法撲救[1]。因此，強(qiáng)化防雷接地系統(tǒng)施工非常重要。一般來講，雷擊所帶來的破壞主要表現(xiàn)為這樣幾個(gè)方面：第一方面，天氣因素影響，造成雷擊事故頻發(fā)。若雷擊后未將雷電引入大地中，而是穿透建筑結(jié)構(gòu)本身，將導(dǎo)致強(qiáng)大電流破壞電氣設(shè)施，一旦電氣設(shè)施遭到嚴(yán)重破損，將引發(fā)火災(zāi)。而火災(zāi)的發(fā)生又會危害人身安全；第二方面，電氣設(shè)施的損害也會影響到基其他設(shè)備的正常運(yùn)行，影響用戶正常用電。基于此，施工中需全面考量防雷問題。

2 防雷接地系統(tǒng)使用的降阻方法

2.1 簡介

湖南省邵陽市隆回縣第一高峰白馬山某風(fēng)電場，安裝24臺單機(jī)容量2000kW和1臺單機(jī)容量為1900kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)規(guī)模為49.9MW。該風(fēng)電場屬于山地地形，海拔高度處于1600m-1780m之間，根據(jù)場地土壤電阻率報(bào)告發(fā)現(xiàn)，土壤電阻率為每米2000Ω。

2.2 降阻方法

考慮到風(fēng)電場地形，當(dāng)土壤的電阻率比較高時(shí)，會和要求的電阻率相差僅500倍。為從根本上降低電阻，多選用這樣幾種方法降阻：（1）換土法。換土法是風(fēng)電場常用的降阻方法，旨在將電阻基率高的土壤轉(zhuǎn)變?yōu)榈偷耐寥溃底枳饔蔑@著；（2）添加降阻劑法。該方法多使用化學(xué)降阻劑，能有效降低土壤電阻率，實(shí)現(xiàn)降低接地電阻的目標(biāo)[2]；（3）深井降阻法。能降低電阻，減少防雷接地系統(tǒng)面積，不受季節(jié)、氣候等因素影響；（4）焊接物理降阻法。該方法是用的是物理降阻劑，能增加接地尺寸，降低土壤電阻率，其作用類似于添加降阻劑法。但焊接物理降阻法是由固化水泥、非電解質(zhì)固體粉末組成的，能降低電阻率，阻礙外界因素影響。

3 防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工流程

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，需格外重視風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、箱變配電設(shè)施的防雷設(shè)計(jì)。根據(jù)風(fēng)現(xiàn)場土壤特征、位置等，參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。風(fēng)電機(jī)組的接地不僅是防雷接地，還是防靜電接地、設(shè)備保護(hù)接地等。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)作為機(jī)組的接地體，通過風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼筋、接地銅引線的連接，能和箱變接地成為整體。若實(shí)際設(shè)計(jì)中，電阻不滿足需求，可鋪設(shè)接地網(wǎng)，并保證厚度多于4mm，深度多于0.8m。接地網(wǎng)多以風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)中心作為圓心進(jìn)行布局，風(fēng)電場全部風(fēng)機(jī)的接地電阻滿足設(shè)計(jì)要求，即在4Ω內(nèi)。

3.2 施工流程

風(fēng)電場的防雷接地系統(tǒng)中，接地網(wǎng)多分為下層、上層接地網(wǎng)及外延接地極。從風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)防雷接地系統(tǒng)上看，部分接地系統(tǒng)多澆筑在混凝土中，但本文并不詳細(xì)闡述該接地部分，而是進(jìn)行防雷接地系統(tǒng)施工流程的描述：（1）風(fēng)機(jī)養(yǎng)護(hù)結(jié)束，且滿足回填要求后，進(jìn)行外側(cè)的接地網(wǎng)焊接處理，并在焊接口涂抹防腐材料；（2）填低接地網(wǎng)下側(cè)土壤、壓實(shí)[3]；（3）在接地網(wǎng)周圍鋪設(shè)厚度為20cm的降阻劑，以完全包裹接地扁鐵為主，待降阻劑回填，徹底吸收土壤水分后，使其呈現(xiàn)膠狀緊密包裹扁鐵；（4）在底層的接地網(wǎng)周圍填充足量土壤，保證厚度在50cm，并將其壓實(shí)；（5）待基坑回填至距離上層70cm后，按照圖紙完成接地網(wǎng)的焊接處理，包括圖紙?jiān)O(shè)計(jì)所要求的物理降阻模塊，在焊接處涂抹防腐材料。同時(shí)，使用電阻率低的土壤回填扁鐵、壓實(shí)；（6）基坑回填過程中，同步開展接地極的降阻處理，也就是先用降阻劑包裹普通的接地極，然后再用電阻率低的土壤包裹降阻劑，待恢復(fù)正常后回填、壓實(shí)；（7）根據(jù)情況開挖外延的接地線，用氣鉆完成鉆井工作，在外延的扁鐵下方鋪設(shè)電阻率低的土壤，隨后按照第3步，行上層、外延扁鐵的降阻劑鋪設(shè)處理，同樣的完全包裹扁鐵；（8）根據(jù)第4步，用電阻率低的土壤覆蓋上層、外延扁鐵降阻劑，使土壤厚度在50cm以上，其余部位回填后壓實(shí)。該過程中，需重視降阻劑的保護(hù)，禁止出現(xiàn)損壞現(xiàn)象；（9）外延的接地極成功插入深井后，用漿狀降阻劑回填[4]；（10）將風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)平臺填土處理，回填結(jié)束后壓實(shí)。

4 防雷接地系統(tǒng)的施工工藝

風(fēng)電場防雷接地系統(tǒng)中，接地電阻是土壤電阻總和，包括土壤散流電阻、接地極和連接的電阻等，因接地極本身和連接線是導(dǎo)體，電阻相對較小，通常會忽略不計(jì)。

從土壤、接地體表面的接觸電阻來看，多選用物理降阻法降低電阻，其原理為降低和接地體表面接觸的土壤電阻率，也就是降低接地體和土壤之間的接觸電阻。其中，接地體所鋪設(shè)的降阻劑遇水后，能呈現(xiàn)出膠狀包裹扁鐵，并適當(dāng)增加物理降阻模塊，便于在增加接地面積的同時(shí)，提升散流效果[5]。另外，用降阻劑包裹接地極，能增大接地極尺寸，降低土壤電阻率。并且，另外的外延接地極借助添加降阻劑、外延降阻法的聯(lián)合方法，能有效降低接地電阻率，減少風(fēng)力機(jī)組的占地面積。

針對風(fēng)電場的接地網(wǎng)外側(cè)，可設(shè)施換土法降阻，也就是用厚度為50cm的低電阻率土壤緊密的包裹降阻劑，和山體土石相比，電阻率低的土壤能進(jìn)一步的降低土壤電阻，能在雷擊后第一時(shí)間進(jìn)行防護(hù)，實(shí)現(xiàn)散流目的。通過換土、添加降阻劑、深井接地的聯(lián)合方法，能有機(jī)結(jié)合風(fēng)機(jī)的防雷接地系統(tǒng)，以在雷擊出現(xiàn)后充分發(fā)揮散流作用。

5 電阻測量結(jié)果

風(fēng)電場建設(shè)后，風(fēng)機(jī)的接地電阻用數(shù)字儀表在各種環(huán)境下測量，其電阻值處于2.90-3.70Ω之間，符合設(shè)計(jì)要求和國家規(guī)范。由此認(rèn)為，白馬山某風(fēng)電場的防雷接地系統(tǒng)施工流程、工藝符合要求。

6 結(jié)語

綜上所述，防雷接地系統(tǒng)作為預(yù)防雷擊的主要設(shè)施，對保證風(fēng)機(jī)運(yùn)行、保護(hù)人身安全意義重大。本文通過對防雷接地系統(tǒng)的電阻率進(jìn)行測量發(fā)現(xiàn)，可選用換土、添加降阻劑、外延接地等相互結(jié)合的方法，以在滿足降阻需求的同時(shí)，提高工作效率。尤其是土壤電阻率比較高的山區(qū)，降阻效果更為顯著，證實(shí)著上述施工流程、施工工藝的可行性。

參考文獻(xiàn)

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