山地风力发电机防雷接地技术探讨

山地风力发电机防雷接地技术探讨

1 高 洋 2 冷晓辉 3 姜国军 4 刘艳梅

1 黑龙江辰能风力发电有限公司（ 黑龙江哈尔滨 ） 150090

2中国广核新能源控股有限公司吉林分公司（吉林长春）130033

3中国能源建设集团投资有限公司黑龙江分公司（黑龙江哈尔滨）150010

4黑龙江辰能风力发电有限公司（黑龙江哈尔滨）150090

摘 要：在山地上的风力发电机防雷接地技术是关系到电力系统运行的重要因素。防雷接地技术不到位将会使得发电设备遭到损害从而造成不安全事故发生，在一定程度上阻碍了电力系统的正常运行，甚至威胁到人们的生命安全。本文首先分析了风电场中的接地降组，包括接地系统结构、现存问题和降组方法等内容，随后针对风力发电机防雷接地提出相关建议，包括掌握风力发电场土壤状况、科学设计接地系统、合理进行降阻设计、对地网进行接地电阻测试等，希望能给相关人士提供一些参考。 　　关键词：风力发电；防雷接地；接地系统 　　前言

在我国科技不断发展进步的今天，风力发电已逐渐在我国发展起来。而风力发电场所在山地区域建设的比较多，并将风力发电机组设置于各种地势突出的山脊上，这就产生了风力发电机组遭受各种雷击事件居多，文章就此结合山地的特殊地形特色，分析了风力发电机组的防雷接地方法。 　　一、风电场接地降阻设计与方法 　　（一）接地系统结构方法 　　目前，风电场的风电机组大多是环形的。在风电机组接地过程中，除了应用自己的钢基础进行接地工作外，还可以结合其他三种辅助接地方式进行处理。第一种方法是将垂直接地体和水平接地体组合形成新的接地体，第二种方法是通过环形接地体，最后一种方法是垂直接地体和水平环形接地体组合接地。其中，最常用的方法是最后一种。与方形接地网相比，相同周长的环形接地网接地电阻小于相同雷击条件下方形接地网的接地电阻。此外，环形接地网雷击电流区的跨步电压分布比方形接地网小。 　　（二）现存问题和降阻方法 　　结合不同减小接地电阻方法分析其中的现存问题，首先是深埋接地方式，大部分风力发电场中都是使用圆钢或是角钢等材料垂直打入大地进行接地处理，从而在最大程度上降低接地电阻，同时打进地底的数量也比较大。这一方法在应用过程中还存在一定的局限性。大部分风力发电场所选的设置区域中的土壤表层厚度大概都在二十到三十厘米左右，土壤下方是由各类岩石构成的，其中土壤含有较高的电阻率。通过对大部分风力发电场地进行勘查发现，部分风力发电机组下方区域存在小型的空腔洞穴等问题，同时土壤结构大都为水平分层多层结构，将地极垂直打入地下，随着深度的增加，反而越无法达到理想效果，同时还会导致材料费用和施工成本的不断增加。 　　二、风力发电机防雷接地建议 　　（一）掌握风力发电场土壤状况 　　因为我国目前在风力发电场雷电防护方面还没有推出具体的规范条例，同时我国风电项目也一直处于一种持续增长的状态，不同风电场中拥有不同的雷电防护措施。风力发电场中风电机组的防雷问题其实也是防雷接地方面的问题，文章就此针对山地条件下的风力发电机组防雷接地降阻提出下面几项建议。 　　首先在应用降阻剂之前，应该全面掌握风力发电场中的土壤状况，包括土壤湿度、酸碱度和土壤电阻率等因素。土壤酸碱度对于降组模块和降阻剂的应用效果具有较大影响，因此在使用降阻模块和降阻剂的过程中，应该严格遵守因地制宜的原则，避免盲目使用降阻剂的问题，必然就会产生相反的后果，一旦更改工程，就会带来巨大费用。 　　（二）科学设计接地系统 　　在设计风力发电机组接地系统时，使用水平接地极的垂直接地极应该充分结合风力发电场现有土壤结构。水平接地极和垂直接地极以及土壤电阻率之间随着土壤深度的变化而发生改变，为此建议在明确土壤电阻率相关数据信息后，可以通过相关接地分析软件，解释土壤结构，比如通过CDEGS软件包来解释土壤结构等。总而言之是在了解使用原则的基础上进行，不然不但发挥不出良好的降阻效果，同时还会造成材料的浪费。 　　（三）合理进行降阻设计 　　进行降阻设计过程中，可以充分结合项目区域中的相关闪电资料信息，比如以风力发电机组为核心，掌握三千米或是一千米范围之内的闪电强度和密度。地闪强度还和接地极冲击特点之间具有密切的联系，尤其是水平接地极整体长度，总而言之，在设计接地方案的过程中，应该避免孤立，需要全面结合相关气象信息进行合理设计。 　　（四）对地网进行接地电阻测试 　　最后在初步建成风力发电机组地网后，建议对地网进行接地电阻测试，严格遵守国家标准和电力行业相关标准中的电阻测试方法实施。在测试结果满足设计值要求的条件下，完成装机工作和地面平整工作，不然就需要对各种接地要点进行排查，及时找出其中的潜在问题，避免工程日后再次进行整改。施工工艺是贯穿于整个施工环节的问题，想要将接地电阻从原来的几十欧姆减少到几欧姆容易，但是在结束施工后，想要再次降低一两欧姆将会变得十分困难，带来巨大经济损失。

（五）风电发电装置底部的防雷技术应用         在相关的变速器设备到风力发电装置转子的出线、进线段，均应该设计二级分类试验类型的电源避雷器设备，然后利用一级的避雷器设备进线主导。在并网柜设备到相关的发电装置定子的出线与进线端，均应该设计电源避雷器设备。底部区域设置B级的避雷器，以免受到雷击影响[5]。为确保变电站的防雷水平符合要求，应正确的进线钢筋的屏蔽处理，如果建筑物中含有钢筋，就应该安装薄钢板或是金属丝网，合理的设置屏蔽层，以免受到雷击影响。如果周围存在建筑物，就需要进行雷击的试验，明确是否存在安全隐患问题，并采用科学的措施解决问题，以免出现严重的安全事故。需要注意的是，在屏蔽处理与防雷击系统设计的工作中，应总结丰富的经验，按照相关防雷技术的应用特点与实际情况，精细化的进行分析和研究，一旦发现在防雷技术方面存在问题，就必须采用科学的措施解决问题 　　结语

近年来风力发电装置在运行期间经常会受到雷击的影响出现严重的事故问题，不仅会造成经济损失，还会对风力发电事业的持续发展造成影响。在此情况下，就应该积极采用防雷技术，按照风力发电装置的运行特点与实际情况，将防雷技术合理的应用其中，有效增强整体的防雷效果，维护发电装置的安全性。         参考文献：         [1]国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会.风力发电机组 防雷装置检测技术规范:GB/T 36490-2018[S],2018，22（14）155-166.         [2]熊芳瑜,叶平,郑立新.简论风力发电机组防雷性能改善的内容和方法[J].价值工程,2018,37(1):141-143.         [3]曾勇,张淑霞,黄钰.贵州山地风力发电机地网接地电阻检测方法探讨[J].科技风,2017,(15):181-182.         [4]张春龙,李春影,张卫星, 等.风力发电站大地网接地阻抗检测技术研究[J].黑龙江气象,2016,33(4):38-39.         [5]姚丙义.永磁直驱风力发电机组的防雷接地保护探讨[J].现代商贸工业,2019,33(13):180-181.         [6]牛峥,李丹丹,许旌玮, 等.风力发电系统防雷技术改进分析[J].中国新通信,2019,21(5):139-156.