大型风力发电场接地工程研究

　　1、前言

　　随着全球对低碳经济的关注，国家对新能源产业的政策扶持，国内的风力发电产业近年来得到了迅猛的发展。笔者观察到，对于风电行业的高速发展国内的呼声无外乎是发展过速、产能过剩；在风电整机制造业和上下游产业链不断完善的背景下，风力发电场的安全运行也逐渐的得到了投资方的关注。

　　国内的风电是从2007年开始步入高速发展期的，随着全球CDM交易的活跃程度，中国几大能源集团都把风力发电作为新的经济增长点。但是，风力发电机组的运行安全，在风力发电场的早期建设阶段没有得到足够的重视，防雷、接地就是其中重要的环节。

　　2、风电接地，设计之忧

　　风力发电机组的接地可以说是个老大难问题，因为其处于各种环节的边缘。对于，电力勘察设计单位对于接地电阻的的设计往往过于简单，不能根据实际的地质情况提出有效的解决方案、而对于风力发电整机生产企业，仅对保障机组运行安全提出接地电阻的技术要求、而这个接地电阻的大小就落在了土建施工的头上，而实际的土建施工单位紧紧按照基础设计图纸进行基础的浇筑施工，并不管其接地电阻的大小、作为整个环节中的监理单位，由于缺乏防雷接地的专业监理资质，往往对于接地电阻的要求过于轻视，导致风力发电机组在安装调试后常年在接地电阻的高位运行。由于风力发电机组的特点，高接地电阻往往造成的后果是，地电位漂移、抬升导致相地电压抬升使电控设备烧毁、甚至烧毁箱变。

　　而接地电阻过高导致的另一个问题就是，雷击发生时造成的地电位反击事故，造成主控柜内设备的烧毁等事故。

　　笔者通过某项目中的接地电阻汇总与设计院的接地设计进行分析后发现，设计院的设计基本上是单一的针对同一土壤电阻率进行设计的，而通过实际调查发现49.5MW的小规模风场，每台机位的土壤电阻率都不相同，在地表以下不同深度土壤电阻率存在较大的变化，而专业的防雷公司一般会按照不同的情况对单台机组提出不同的技术设计方案。

　　2.1土壤电阻率对接地电阻的影响

　　土壤电阻率的大小直接影响达到目标接地电阻的成本，目前国际国内的风力发电企业对接地电阻的要求一般为2、4或者10欧姆，从成本上讲；相同的土壤电阻率条件下，达到2欧姆的成本最高，达到10欧姆的成本最低。由于电力勘察设计单位对接地网的设计过于单一，所以往往无法达到设计的接地电阻要求，而需要重新对基础的接地电阻进行整改施工。从表1中可以看出，不同机位下不同深度的土壤电阻率有着很大的区别.根据不同的接地电阻分布情况制定不同机位的防雷接地设计方案是控制防雷接地成本的有效措施。

　　2.2多机联合接地的问题

　　曾有不少防雷专家提出应该将整个风场的风机进行联合接地，这一提法实质说明防雷专家对接地工程中的误解。任何两台机组的间距至少在300米以上，为了避免尾流的影响甚至距离会更远，那么按照雷电冲击电阻的极限半径考虑，100米是雷击冲击电阻的最大半径，也就是说雷电流在大地的传播过程中，最长也就是200米。所以，把整个风场进行联合接地的提法显然是不合适的，从成本控制的角度也不符合经济原则。笔者，2010年曾到过某风场，A号风机的接地电阻小于B号机组，但A号机组遭雷击后，B号相邻的机组缺由于地电位反击事故造成了SVC柜的烧毁，这也从侧面说明了多机联合时，不同机组的接地电阻不同会造成相邻机组的地电位反击事故。 

　　2.3.接地电阻的波动变化