浅析降低风电机组接地电阻值的技术措施.pdf

浅析降低风电机组接地电阻值的技术措

施

摘要：随着新能源的飞速发展，风电机组单机容量和风电场规模的不断

增大，对风力发电机的安全运行也提高到一个广泛关注的高度。遭雷击成为日益

严重的问题。风力发电机组能否确保使用安全、操作可靠，都离不开防雷保护以

及接地设置。而接地电阻值是衡量风力发电机组接地装置是否符合要求的重要指

标。本文通过对风机遭受雷击导致的故障开展分析，并针对实际情况制定降低风

电机组接地装置接地电阻的具体措施，进而保证风力发电机的安全稳定运行。

关键词：风电机组；雷击；降低；接地电阻

一、概述

接地电阻值是接地系统中的重要技术指标，当接地电阻值超过设计标准时，

对设备的安全可靠运行及人身安全都存在极大隐患。野牛风电场位于昆明市东川

区铜都镇野牛村南部山脊及西南迎风坡区域，海拔在3100-3300m之间，该地区

年平均雷暴日在67天左右，属于高雷暴地区，野牛风电场一期风电机组基础周

围多为岩石结构，电阻率较大，接地系统电阻值较高，造成风力发电机常遭受雷

击损坏，影响机组的正常运行。

风电机组的接地系统作为快速分散消遣雷电流和防止人身设备遭受雷击的有

效手段。风电机组基础接地主要解决的问题有接地电阻问题，地网均压问题、设

备接地问题、接地线热稳定问题、接地材料腐蚀问题等，笔者主要就我风电场接

地电阻值超标问题进行分析。

按照《风力发电发电场设计规范》（GB51096-2015）的要求，风电机组接

地装置的接地电阻应不大于4Ω。而我风场在2019年防雷检测中发现多台风机接

地电阻值超标，无法满足规范要求。

二、风电机组接地电阻的优化改进

1.改进前的设计

某风场的风电

机组接地装置布置如（图1、图2）。

图1接地环网

示意图

图2接地平面剖析图

风机基础接地装置采用环网式布置，在风机基础最内圈设置均压环，均压环

通过3根扁钢与基础接地环连接，接地扁钢最小横截面积为360mm³，规格为

60*6mm，最外圈水平接地带经8个垂直接地极接地。

2.常见的降低接地电阻值措施

2.1更换土壤

采用电阻率较低的土壤(如：粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高

的土壤，置换范围在接地体周围0.5m以内和接地体的1/3处。但这种取土置换

方法对人力和工时耗费都较大。

2.2人工处理土壤(对土壤进行化学处理)

在接地体周围土壤中加入化学物，如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、

石灰等，提高接地体周围土壤的导电性。采用食盐，对于不同的土壤其效果也不

同，如砂质粘土用食盐处理后，土壤电阻率可减小1/3～1/2，砂土的电阻率减小

3/5～3/4，砂的电阻率减小7/9～7/8；对于多岩土壤，用1%食盐溶液浸渍后，

其导电率可增加70%。这种方法虽然工程造价较低且效果明显，但土壤经人工处

理后，会降低接地的热稳定性、加速接地体的腐蚀、减少接地体的使用年限。因

此，一般来说，是在万不得以的条件下才建议采用。

2.3深埋接地极

当地下深处的土壤或水的电阻率较低时，可采取深埋接地极来降低接地电阻

值。这种方法对含砂土壤最有效果。据有关资料记载，在3m深处的土壤电阻系

数为100%，4m深处为75%，5m深处为60%，6m深处为60%，6.5m深处为50%，9m

深处为20%，这种方法可以不考虑土壤冻结和干枯所增加的电阻系数，但施工困

难，土方量大，造价高，在岩石地带困难更大。

2.4多支外引式接地装置

如接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊，可采用此法。但在设计、安

装时，必须考虑到连接接地极干线自身电阻所带来的影响，因此，外引式接地极

长度不宜超过100m。

2.5利用接地电阻降阻剂

在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低与起周

围大地介质之间的接触电阻的作用，因而能在一定程度上降低接地极的接地电阻。

降阻剂用于小面积的集中接地、小型接地网时，