刘熠斌

摘 要：风电场运营中，易发生雷击事故，影响风力发电机组的正常使用。为有效预防雷击事故给风电场带来的损害，建立防雷接地系统非常重要。基于此，本文从以下几点综述风电场的防雷接地系统施工工艺。

关键词：风电场；防雷接地系统；施工工艺

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）21-0177-01

随着社会经济的发展，风电场建设量持续增加。与此同时，风电场出现的问題也越来越多，其中，雷击事故最为突出。这种情况下，防雷接地系统问世，该系统中的接地装置由接地体本身电阻、土壤电阻、引线电阻等共同组成，由接地装置、土壤电阻率决定。由于风电场的建设环境不同，电阻的降低方法也不同，有的地方土壤电阻率低，进行简单的敷设就能满足需求，而山地等地区，电阻率比较高，仅简单敷设电网并不能降低电阻，需借助各种方式实现目标。下面，本文用以下几点阐述。

1 风电场防雷接地系统的作用

作为风电场的主要部分，防雷接地系统具有重要作用。防雷接地系统施工过程中，需综合考量各问题，只有严格把控全局，才能从根本上解决危险因素，预防雷击事故的发生。和其他事故相比，雷击事故带来的后果比较严重，造成的损失也比较大。与此同时，风电场还会因雷击的影响，产生系列衍生性的灾害，如电灾、火灾等，通常无法扑救[1]。因此，强化防雷接地系统施工非常重要。一般来讲，雷击所带来的破坏主要表现为这样几个方面：第一方面，天气因素影响，造成雷击事故频发。若雷击后未将雷电引入大地中，而是穿透建筑结构本身，将导致强大电流破坏电气设施，一旦电气设施遭到严重破损，将引发火灾。而火灾的发生又会危害人身安全；第二方面，电气设施的损害也会影响到基其他设备的正常运行，影响用户正常用电。基于此，施工中需全面考量防雷问题。

2 防雷接地系统使用的降阻方法

2.1 简介

湖南省邵阳市隆回县第一高峰白马山某风电场，安装24台单机容量2000kW和1台单机容量为1900kW的风力发电机组，总装机规模为49.9MW。该风电场属于山地地形，海拔高度处于1600m-1780m之间，根据场地土壤电阻率报告发现，土壤电阻率为每米2000Ω。

2.2 降阻方法

考虑到风电场地形，当土壤的电阻率比较高时，会和要求的电阻率相差仅500倍。为从根本上降低电阻，多选用这样几种方法降阻：（1）换土法。换土法是风电场常用的降阻方法，旨在将电阻基率高的土壤转变为低的土壤，降阻作用显著；（2）添加降阻剂法。该方法多使用化学降阻剂，能有效降低土壤电阻率，实现降低接地电阻的目标[2]；（3）深井降阻法。能降低电阻，减少防雷接地系统面积，不受季节、气候等因素影响；（4）焊接物理降阻法。该方法是用的是物理降阻剂，能增加接地尺寸，降低土壤电阻率，其作用类似于添加降阻剂法。但焊接物理降阻法是由固化水泥、非电解质固体粉末组成的，能降低电阻率，阻碍外界因素影响。

3 防雷接地系统的设计和施工流程

3.1 系统设计

防雷接地系统设计期间，需格外重视风机基础、箱变配电设施的防雷设计。根据风现场土壤特征、位置等，参照行业标准、规范进行设计。风电机组的接地不仅是防雷接地，还是防静电接地、设备保护接地等。风机基础作为机组的接地体，通过风机基础钢筋、接地铜引线的连接，能和箱变接地成为整体。若实际设计中，电阻不满足需求，可铺设接地网，并保证厚度多于4mm，深度多于0.8m。接地网多以风机基础中心作为圆心进行布局，风电场全部风机的接地电阻满足设计要求，即在4Ω内。

3.2 施工流程

风电场的防雷接地系统中，接地网多分为下层、上层接地网及外延接地极。从风机基础防雷接地系统上看，部分接地系统多浇筑在混凝土中，但本文并不详细阐述该接地部分，而是进行防雷接地系统施工流程的描述：（1）风机养护结束，且满足回填要求后，进行外侧的接地网焊接处理，并在焊接口涂抹防腐材料；（2）填低接地网下侧土壤、压实[3]；（3）在接地网周围铺设厚度为20cm的降阻剂，以完全包裹接地扁铁为主，待降阻剂回填，彻底吸收土壤水分后，使其呈现胶状紧密包裹扁铁；（4）在底层的接地网周围填充足量土壤，保证厚度在50cm，并将其压实；（5）待基坑回填至距离上层70cm后，按照图纸完成接地网的焊接处理，包括图纸设计所要求的物理降阻模块，在焊接处涂抹防腐材料。同时，使用电阻率低的土壤回填扁铁、压实；（6）基坑回填过程中，同步开展接地极的降阻处理，也就是先用降阻剂包裹普通的接地极，然后再用电阻率低的土壤包裹降阻剂，待恢复正常后回填、压实；（7）根据情况开挖外延的接地线，用气钻完成钻井工作，在外延的扁铁下方铺设电阻率低的土壤，随后按照第3步，行上层、外延扁铁的降阻剂铺设处理，同样的完全包裹扁铁；（8）根据第4步，用电阻率低的土壤覆盖上层、外延扁铁降阻剂，使土壤厚度在50cm以上，其余部位回填后压实。该过程中，需重视降阻剂的保护，禁止出现损坏现象；（9）外延的接地极成功插入深井后，用浆状降阻剂回填[4]；（10）将风机的基础平台填土处理，回填结束后压实。

4 防雷接地系统的施工工艺

风电场防雷接地系统中，接地电阻是土壤电阻总和，包括土壤散流电阻、接地极和连接的电阻等，因接地极本身和连接线是导体，电阻相对较小，通常会忽略不计。

从土壤、接地体表面的接触电阻来看，多选用物理降阻法降低电阻，其原理为降低和接地体表面接触的土壤电阻率，也就是降低接地体和土壤之间的接触电阻。其中，接地体所铺设的降阻剂遇水后，能呈现出胶状包裹扁铁，并适当增加物理降阻模块，便于在增加接地面积的同时，提升散流效果[5]。另外，用降阻剂包裹接地极，能增大接地极尺寸，降低土壤电阻率。并且，另外的外延接地极借助添加降阻剂、外延降阻法的联合方法，能有效降低接地电阻率，减少风力机组的占地面积。

针对风电场的接地网外侧，可设施换土法降阻，也就是用厚度为50cm的低电阻率土壤紧密的包裹降阻剂，和山体土石相比，电阻率低的土壤能进一步的降低土壤电阻，能在雷击后第一时间进行防护，实现散流目的。通过换土、添加降阻剂、深井接地的联合方法，能有机结合风机的防雷接地系统，以在雷击出现后充分发挥散流作用。

5 电阻测量结果

风电场建设后，风机的接地电阻用数字仪表在各种环境下测量，其电阻值处于2.90-3.70Ω之间，符合设计要求和国家规范。由此认为，白马山某风电场的防雷接地系统施工流程、工艺符合要求。

6 结语

综上所述，防雷接地系统作为预防雷击的主要设施，对保证风机运行、保护人身安全意义重大。本文通过对防雷接地系统的电阻率进行测量发现，可选用换土、添加降阻剂、外延接地等相互结合的方法，以在满足降阻需求的同时，提高工作效率。尤其是土壤电阻率比较高的山区，降阻效果更为显著，证实着上述施工流程、施工工艺的可行性。

参考文献

[1]孙云.风电场防雷接地系统的施工工艺分析[J].应用能源技术，2012，14（11）：46-49.

[2]曾勇，吴仕军，刘波，等.贵州山地风力发电机防雷接地技术研究[J].可再生能源，2016，34（6）：889-893.

[3]宋国强，张新燕.风力发电场防雷接地技术[J].电力学报，2012，27（6）：563-566.

[4]司磊.关于风电场防雷系统探索研究[J].军民两用技术与产品，2014，22（7）：176-177.

[5]张修志.风电场防雷系统的相关探讨[J].电子制作，2013，36（20）：182.endprint