大型風力發電場接地工程研究

　　1、前言

　　隨著全球對低碳經濟的關注，國家對新能源產業的政策扶持，國內的風力發電產業近年來得到了迅猛的發展。筆者觀察到，對于風電行業的高速發展國內的呼聲無外乎是發展過速、產能過剩；在風電整機制造業和上下游產業鏈不斷完善的背景下，風力發電場的安全運行也逐漸的得到了投資方的關注。

　　國內的風電是從2007年開始步入高速發展期的，隨著全球CDM交易的活躍程度，中國幾大能源集團都把風力發電作為新的經濟增長點。但是，風力發電機組的運行安全，在風力發電場的早期建設階段沒有得到足夠的重視，防雷、接地就是其中重要的環節。

　　2、風電接地，設計之憂

　　風力發電機組的接地可以說是個老大難問題，因為其處于各種環節的邊緣。對于，電力勘察設計單位對于接地電阻的的設計往往過于簡單，不能根據實際的地質情況提出有效的解決方案、而對于風力發電整機生產企業，僅對保障機組運行安全提出接地電阻的技術要求、而這個接地電阻的大小就落在了土建施工的頭上，而實際的土建施工單位緊緊按照基礎設計圖紙進行基礎的澆筑施工，并不管其接地電阻的大小、作為整個環節中的監理單位，由于缺乏防雷接地的專業監理資質，往往對于接地電阻的要求過于輕視，導致風力發電機組在安裝調試后常年在接地電阻的高位運行。由于風力發電機組的特點，高接地電阻往往造成的后果是，地電位漂移、抬升導致相地電壓抬升使電控設備燒毀、甚至燒毀箱變。

　　而接地電阻過高導致的另一個問題就是，雷擊發生時造成的地電位反擊事故，造成主控柜內設備的燒毀等事故。

　　筆者通過某項目中的接地電阻匯總與設計院的接地設計進行分析后發現，設計院的設計基本上是單一的針對同一土壤電阻率進行設計的，而通過實際調查發現49.5MW的小規模風場，每臺機位的土壤電阻率都不相同，在地表以下不同深度土壤電阻率存在較大的變化，而專業的防雷公司一般會按照不同的情況對單臺機組提出不同的技術設計方案。

　　2.1土壤電阻率對接地電阻的影響

　　土壤電阻率的大小直接影響達到目標接地電阻的成本，目前國際國內的風力發電企業對接地電阻的要求一般為2、4或者10歐姆，從成本上講；相同的土壤電阻率條件下，達到2歐姆的成本最高，達到10歐姆的成本最低。由于電力勘察設計單位對接地網的設計過于單一，所以往往無法達到設計的接地電阻要求，而需要重新對基礎的接地電阻進行整改施工。從表1中可以看出，不同機位下不同深度的土壤電阻率有著很大的區別.根據不同的接地電阻分布情況制定不同機位的防雷接地設計方案是控制防雷接地成本的有效措施。

　　2.2多機聯合接地的問題

　　曾有不少防雷專家提出應該將整個風場的風機進行聯合接地，這一提法實質說明防雷專家對接地工程中的誤解。任何兩臺機組的間距至少在300米以上，為了避免尾流的影響甚至距離會更遠，那么按照雷電沖擊電阻的極限半徑考慮，100米是雷擊沖擊電阻的最大半徑，也就是說雷電流在大地的傳播過程中，最長也就是200米。所以，把整個風場進行聯合接地的提法顯然是不合適的，從成本控制的角度也不符合經濟原則。筆者，2010年曾到過某風場，A號風機的接地電阻小于B號機組，但A號機組遭雷擊后，B號相鄰的機組缺由于地電位反擊事故造成了SVC柜的燒毀，這也從側面說明了多機聯合時，不同機組的接地電阻不同會造成相鄰機組的地電位反擊事故。 

　　2.3.接地電阻的波動變化