大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)接地工程研究

　　1、前言

　　隨著全球?qū)Φ吞冀?jīng)濟(jì)的關(guān)注，國(guó)家對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的政策扶持，國(guó)內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)近年來得到了迅猛的發(fā)展。筆者觀察到，對(duì)于風(fēng)電行業(yè)的高速發(fā)展國(guó)內(nèi)的呼聲無外乎是發(fā)展過速、產(chǎn)能過剩；在風(fēng)電整機(jī)制造業(yè)和上下游產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善的背景下，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的安全運(yùn)行也逐漸的得到了投資方的關(guān)注。

　　國(guó)內(nèi)的風(fēng)電是從2007年開始步入高速發(fā)展期的，隨著全球CDM交易的活躍程度，中國(guó)幾大能源集團(tuán)都把風(fēng)力發(fā)電作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。但是，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全，在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的早期建設(shè)階段沒有得到足夠的重視，防雷、接地就是其中重要的環(huán)節(jié)。

　　2、風(fēng)電接地，設(shè)計(jì)之憂

　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的接地可以說是個(gè)老大難問題，因?yàn)槠涮幱诟鞣N環(huán)節(jié)的邊緣。對(duì)于，電力勘察設(shè)計(jì)單位對(duì)于接地電阻的的設(shè)計(jì)往往過于簡(jiǎn)單，不能根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況提出有效的解決方案、而對(duì)于風(fēng)力發(fā)電整機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，僅對(duì)保障機(jī)組運(yùn)行安全提出接地電阻的技術(shù)要求、而這個(gè)接地電阻的大小就落在了土建施工的頭上，而實(shí)際的土建施工單位緊緊按照基礎(chǔ)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行基礎(chǔ)的澆筑施工，并不管其接地電阻的大小、作為整個(gè)環(huán)節(jié)中的監(jiān)理單位，由于缺乏防雷接地的專業(yè)監(jiān)理資質(zhì)，往往對(duì)于接地電阻的要求過于輕視，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在安裝調(diào)試后常年在接地電阻的高位運(yùn)行。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)，高接地電阻往往造成的后果是，地電位漂移、抬升導(dǎo)致相地電壓抬升使電控設(shè)備燒毀、甚至燒毀箱變。

　　而接地電阻過高導(dǎo)致的另一個(gè)問題就是，雷擊發(fā)生時(shí)造成的地電位反擊事故，造成主控柜內(nèi)設(shè)備的燒毀等事故。

　　筆者通過某項(xiàng)目中的接地電阻匯總與設(shè)計(jì)院的接地設(shè)計(jì)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)基本上是單一的針對(duì)同一土壤電阻率進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而通過實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)49.5MW的小規(guī)模風(fēng)場(chǎng)，每臺(tái)機(jī)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(yè)的防雷公司一般會(huì)按照不同的情況對(duì)單臺(tái)機(jī)組提出不同的技術(shù)設(shè)計(jì)方案。

　　2.1土壤電阻率對(duì)接地電阻的影響

　　土壤電阻率的大小直接影響達(dá)到目標(biāo)接地電阻的成本，目前國(guó)際國(guó)內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電企業(yè)對(duì)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(dá)到2歐姆的成本最高，達(dá)到10歐姆的成本最低。由于電力勘察設(shè)計(jì)單位對(duì)接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)過于單一，所以往往無法達(dá)到設(shè)計(jì)的接地電阻要求，而需要重新對(duì)基礎(chǔ)的接地電阻進(jìn)行整改施工。從表1中可以看出，不同機(jī)位下不同深度的土壤電阻率有著很大的區(qū)別.根據(jù)不同的接地電阻分布情況制定不同機(jī)位的防雷接地設(shè)計(jì)方案是控制防雷接地成本的有效措施。

　　2.2多機(jī)聯(lián)合接地的問題

　　曾有不少防雷專家提出應(yīng)該將整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)合接地，這一提法實(shí)質(zhì)說明防雷專家對(duì)接地工程中的誤解。任何兩臺(tái)機(jī)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(huì)更遠(yuǎn)，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(zhǎng)也就是200米。所以，把整個(gè)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)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(jīng)濟(jì)原則。筆者，2010年曾到過某風(fēng)場(chǎng)，A號(hào)風(fēng)機(jī)的接地電阻小于B號(hào)機(jī)組，但A號(hào)機(jī)組遭雷擊后，B號(hào)相鄰的機(jī)組缺由于地電位反擊事故造成了SVC柜的燒毀，這也從側(cè)面說明了多機(jī)聯(lián)合時(shí)，不同機(jī)組的接地電阻不同會(huì)造成相鄰機(jī)組的地電位反擊事故。 

　　2.3.接地電阻的波動(dòng)變化