韶关大布风电场风机接地网优化降阻方案

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1、、方案说明电力设备的接地装置（即接地地网）对电力系统的安全、稳定运行起着极为 重要的作用，是保障电力设备运行和人员安全的根本设施。电力设备的接地是防 雷接地、工作接地和保护接地的综合接地地网。在当今，具有一个尽可能低阻值 强防腐能力的可靠、可用、安全的接地地网系统，是长期确保电力系统设备在遭 遇大电流冲击时发挥安全保护作用之关键，也是电力系统设备安全、可靠运行的 基本保障。根据韶关大布风电场项目的设计文件、项目实施过程中风机接地网工频接地 阻值测试结果的相关记录，结合电力系统 DL/T621-1997 等相关标准要求，本次方 案中，关注点如下：1、单台风机接地网接地阻值RW4.0Q为风电场接地

2、网优化降阻方案目标。2、实测中，根据原设计图纸施工已完成单台风机接地网的工频接地阻值均大于4.0Q ,且多处风机接地网接地阻值数值在10Q以上。3、根据风电场建设位置的地理环境特点，属于山区岩石地段，大部分风机 基础地处土壤为浮层砂岩土质且多含风化岩,该种土壤特点为土壤电阻率高（大 于1200Qm）、含水率低，土壤电阻率季节系数大。3、根据风电场相关单位测试数据记录,不同时期测试时风机接地网接地阻值的数值变化较大，该地处的土壤电阻率根据不同季节变化并较明显。4、地网优化降阻工程采用新技术、新产品如碳凝非金属模块接地极，延长接地网使用寿命，以满足优质地网要求。5、该方案严格贯彻中国现行有关电力接

3、地网的标准和规范。二、工程概况1、韶关大布风电场项目，属于广东水电二局在建新能源项目，该项目风力发电场内一期共设计有风力发电机20台，场内风机分布安装于场内不同位置的山丘顶部，在项目设计和施工阶段场内所有风机均独立设计接地地网。韶关大布风电场项目地处多岩山脉地势，场内土壤结构多为岩石浅表浮层腐植土或者间断性砂岩土，土层多含风化岩且土壤连续性不稳定、密度不均匀、存水能力差，该类土壤电阻率高且随季节性变化较大，条件极为恶劣。根据项目对已完成施工的风机接地网的工频接地阻值实测数据显示，现有 已施工完成单台风机接地网接地阻值均大于4.0Q，多处风机接地网接地阻值 数值在10Q以上，无法达到项目正常运行

4、启动的基本条件要求，由于该项目地 处位置为雷灾多发区，因此保证场内风机设备具有安全、可靠、可用的接地装 置是现今风电场建设工作的重点内容。2、风电场内地网优化降阻实施的现场条件： 根据该项目风电场内的地处条件及土壤结构特点，现场内的风机基础前期 施工时因场地面积受限多于风化岩部位挖方安装，风机基础外围多为回填砾石 土质，含土比例较低，且碱性砂岩土分布位置不规则，因此对地网优化降阻施 工的限制较大。项目风电场内风机分布范围广，现场施工机械交通运输不方便、现场施工 用水用电条件困难。三、接地降阻施工方案设计及相关计算（一）分析： 根据韶关大布风电场的实际现场条件，本次方案设计中拟以单台风机接地网

5、作为实施单元逐一对场内测试未合格的风机进行接地地网的优化降阻设计施工。 由于该项目风力发电场场内每台风机所处位置的土壤电阻率及现场的施工条件大 不相同，故本次方案设计中将以通用方案作为实施方案基础，部分特殊情况下的 风机接地网改造将根据现场实施时的具体条件再进行相应调整。方案设计中，将以单台风机接地作为设计对象和参数取值，并根据风机现有 的接地阻值范围进行分类设计，如下：1、已测接地网工频接地阻值4-10Q ；2、已测接地网工频接地阻值10-30Q ；3、已测接地网工频接地阻值30-50Q ；4、已测接地网工频接地阻值50Q ； 本次方案设计中，综合考虑接地地网优化降阻经济性、合理性和施工难度

6、等条件，将采用“场内扩网+碳凝非金属模块接地极+物理降阻剂回填”的模式作为 方案的主导，即采用在风机基础平台场内扩网增大接地网总面积的模式作为主导，并加装碳凝非金属模块接地极直接有效的降低地网接地阻值，同时在施工中使用 物理降阻剂回填的方式，保证接地网满足长效可靠低阻值要求。方案详细参见附图-1：（二）方案设计概要：1、本方案采取在原有接地网以外至站场最外围以内的有效范围内进行，施工 中将根据风机基础的中心位置作为中心等距向四周扩网，即在施工中，先明 确原有地网的位置，再确定外引接地接的位置和间距。2、施工中，分步进行地网的优化降阻整改，以场内单环扩网和加装碳凝非金 属模块接地极安装作为第一步

7、，之后实测地网接地阻值，如果不满足要求 再进行场内双环扩网施工。3、本次接地网优化整改施工中，所有焊口刷涂纳米碳防腐导电涂料以达到长 期防腐的目的。安装时所有接地极应采用物理降阻剂进行包敷，地网沟使 用细土或粘土回填料并夯实。4、外扩地网应与原地网连接可靠牢固（不少于四个连接）。所有接地体间的 连接采用电焊连接，焊接处采取防腐措施。5 、该地网优化降阻实施过程中，应及时实测新安装部分地网接地电阻，做好 记录；当接地环形成、与原地网并接前，也应测量其接地电阻。并接后再 测量一次，检验是否达标。（三）理论计算：（以下计算过程以5#风机（接地阻值R0=10Q ）作为计算条件取值点）1、土壤电阻率校正

8、：根据 5#风机地网地处土壤条件估测，该处土质定义为多含风化岩砂岩土质，土壤电阻率参考值p 0=1200Qm,选取季节系数为屮二1.2。由此,可得计算电阻率:p =p 屮=1440Q -m2、碳凝非金属模块接地极接地阻值：根据碳凝非金属模块接地极的接地特性，本方案中拟在 5#风机加装 25 个碳 凝非金属模块接地极，由此并联连接的接地模块形成的接地体接地阻值可计算如 下，ES-M-450型单块的接地电阻:Rj=0.14pRnj = Rn并联后总接地电阻 式中：p -土壤电阻率（Qm）Rj-单个模块接地电阻（Q ）Rnj-总接地电阻（Q ）n-接地模块个数n -模块调整系数，一般取值为0.7-0

9、.9对于不同土壤电阻率p （Qm），n的取值范围：p 三 1000Q m n =0.71000p 2500Q m n =0.75500p 2200Q m n =0.8p V200Q m n =0.85由此，可得：由并联连接的接地模块形成的接地体接地阻值Rl=ll5 Q3、直埋水平接地极接地电阻：Rs = V_LIn 21 + In 丄2n 1b 2n 1 bl其中，计算土壤电阻率水平接地极长度增扁钢均为直埋水平）扁钢宽度：p= 1440 Q m；L=150m （可视所有用于串接接地模块的新b=0.05m水平接地体能效系数： V=1.0 直埋水平接地体与地网沟间距： b1=0.1 由此可得Rs=

10、12 2Q4、碳凝非金属模块接地极、直埋水平接地极并接入主地网后接地阻值：所有碳凝接地极并联接地阻值：R1=115 Q直埋水平接地极接地电阻值：R2= Rs=12.2 Q风机原有地网接地阻值：R0= 10 Q其中， 可取接入原接地主网后利用系数： a=105最终，根据1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+1/Rn可知R 并=3 71Q 得出所有碳凝非金属模块接地极、直埋水平接地极并接入主地网后计算 接地阻值R=a R 并=1.05*3.71 39 Q5、结论：经上述计算，可知接地网计算接地阻值R=39 Q,满足地网工频接地阻 值小于4.0Q的要求，设计方案可行。根据上述方案计算原理可得出，本

11、项目风机接地网的降阻优化改造施工接地 模块及接地扁钢的用量如下：a、已测接地网工频接地阻值4-10Q :碳凝非金属模块接地极用量10-25块，直埋接地扁钢60-150米b、已测接地网工频接地阻值10-30Q ：碳凝非金属模块接地极用量26-40块，直埋接地扁钢160-240米c、已测接地网工频接地阻值30-50Q ：碳凝非金属模块接地极用量41-70块，直埋接地扁钢250-420米d、已测接地网工频接地阻值50Q:碳凝非金属模块接地极用量70块，直埋接地扁钢420米（需结合现场分步 施工测试结果确定）四、产品及性能介绍（一）碳凝非金属模块接地极特性：1、密度比重高，是相同于国内其它品牌产品的1

12、.43倍（2383 kg/ m3）2、抗压强度大，能达到 18mpa （175Kg/cm）3、导电性能佳，室温电阻率低（0.0098Qm）4、阻值稳定，寿命长（不受季节环境影响， 100 年）5、体积小，重量轻，运输方便6、对周围金属的腐蚀率为 0.00122 mm/year7、环保性能好，经国家专业实验室检测确认不含有害重金属。8、制作工艺精良（获得接地模块专利、高压制程专利、螺纹电极接头专 利三项专利技术）9、本体性质稳定。（二）碳凝非金属模块接地极优点：1 、采用波浪型设计，增大了泄流面积。2、抗压强度大，能达到18mpa （175Kg/cm），远大于国内其它品牌模块，极具抗挤压性，可防

13、止回填时模块的破裂。3、二次水化，持续释放电离子，保证阻值恒久稳定。4、体积小，重量轻，人性化及环保性的包装设计便于运输和施工，提高 工人的施工效率。5、产品是新型复合材料，无污染，避免金属材料的腐蚀，污染问题，适 用于任何环境地点。6、寿命长，可达到 100 年，免除了后续维护。7、本产品经过国家认证实验室实验检测，由于采用非金属材料，不含重 金属，从而降低了采购成本，节约了资源。8、不具有强腐蚀性物质。9、电阻率低，极好的导电能力，具有很强的抗冲击电流能力。10、产品经过国家绝缘子检测中心实验室试验证明，本模块与铜金属的测 试值相比有更好的降阻效果。11、316 不锈钢螺旋极芯设计，一方面

14、能更好的适应强酸强碱的土壤环 境，不易被腐蚀，保证了长期有效的良好导电能力。另一方面也可增加了极芯与 本体的握裹力，降低了接触电阻。（三）雷易（Reazy）系列长效物理降阻剂特性:1、增大了接地体的等效截面积和与土壤的接触面积。2、良好的吸附性能，使接地体和土壤的结合更加紧密，消除了接地体与土壤之间的接触电阻，改善了土壤中的电场分布。3、良好的渗透性能，深入到泥土及岩缝中，形成树根网状，增大了地中的泄流面 积，减少了地中的流散电阻。4、保护接地体免遭土壤中的各种腐蚀与侵害。5、独特的负阻特性，降低了接地体在瞬 间泄流时，地表面和装置之间的电位 分 布梯度，提高了对人身、设备和设 施的安全保护性

15、和可靠性。（四）雷易（Reazy）系列长效物理降阻剂用量计算表:1、不同土壤电阻率，电阻率参考取值范围土壤电阻率p 500500Vp 10001000Vp 3000(Q .m)降阻率()35 4050 6060 7070 902、不同土壤电阻率，降阻剂参考用量土壤电阻率(Q .m)p 500500Vp 10001000Vp 300010欧姆地网降阻剂用量(kg)80 1001002002004004004欧姆地网降阻剂用量(kg)3004004006006009009001欧姆地网降阻剂用量(kg)60080080011001100150015000.5欧姆地网降阻剂用量(kg)1000150

16、0150022002200300030003、降阻原理随着电力、城市轨道交通等工业的日益发展，用电设备对接地电阻提出了更 高的标准。在一些受地形、地质、环境、资金等客观条件的限制的接地装置的安 装施工中，使用角钢或角铁的接地方法难以达到较高的接地要求，即使暂时达到 了要求，又会因为环境恶劣而使普通接地材料腐蚀较快，造成每年都要整改，资 金及人力投入过大而得不偿失。实践证明，在接地地网中使用长效防腐降阻剂， 降阻效果明显，而且省钱、省力、耐用，深受用户好评。五、主要施工方法（一）、沟槽开挖1、新扩地网沟开挖。利用铲土机或挖掘机进行机械开挖，然后由人工清理，确保 水平接地体离地表面深度0.8m,沟

17、槽底宽视水平接地体焊接班安装方便为宜，新 扩地网开挖时应于原接地网外围边缘 7 米以外进行开挖，并环状闭合，同时保证 不小于 4 处等距接入原有地网的均压环。如施工中需要进行多环扩网，应保证相 邻闭合环网间距不小于 7 米。2、碳凝非金属模块接地极地沟。利用铲土机或人工开挖，确保碳凝非金属模块接 地极顶端及水平接地体离地表深度0.8m,并在碳凝非金属模块接地极埋设的位置 开挖1.0m*1.0m的方形坑洞，以利于模块接地极的焊接及保证回填土的空间位置。（二）、碳凝非金属模块接地极安装1、地网沟开挖完毕后,将碳凝非金属模块接地极置于地网沟内,并保证地网沟平 整,不含碎石等杂物。2、模块接地极选定好

18、安装位置后,应保证其底部与地网沟内土壤平面完全结合, 一般做法为在模块接地极安装位置预先平铺厚度100mm的细土或者调拌成糊状的 降阻剂层,之后将模块接地极的极芯与水平接地扁钢焊接固定,然后在模块接地 极顶端再次采用细土或者糊状的降阻剂进行包敷，包敷厚度为100mm。3、模块接地极在地网沟内安装时,为消除相邻接地极之间的屏蔽作用,安装间距 不小于 6 米。（三）、 接地极焊接1、所有焊接处焊缝应饱满并有足够的机械强度，不得有夹渣、咬肉、裂纹、虚焊、 气孔等缺陷，焊接处的药皮敲净后，刷沥青作防腐处理，采用搭接焊时，其焊接 长度要求如下：1）镀锌扁钢不小于其宽度的 2 倍，且至少3 个棱边焊接。2

19、）镀锌圆钢焊接长度为其直径的 6 倍，并应二面焊接。3）镀锌圆钢与镀锌扁钢连接时，其长度为圆钢直径的 6 倍。2、焊接应平整无间断，不应有凹凸、夹渣、气孔、未焊透及咬边等缺陷。3、接地体搭接、焊接前彻底去锈。接头处作严格防腐处理，引至设备及建筑物内 部和地面以上的扁钢要涂防锈漆。4、本部分要求未提及处均应按照电气装置安装工程接地装置施工及验收规范 （GB50169）中要求执行。（四）、防腐处理各水平接地体的焊接地点及水平接地体与垂直接地体的焊接点处均涂刷涂纳 米碳防腐导电涂料作防腐处理。（五）、降阻剂的施工安装1、施前检查项目及要求： 降阻剂应是同一品牌、型号的产品。 水清无污染、水中无泥沙等

20、杂物。 沟、孔的尺寸、形状等符合设计要求，四壁较平整，孑L、沟内无杂物。 垂直接地极居孔中央放置，水平接地极水平居中，离沟底距离不小于40mm 且较均匀（必要时可用细线固定）。 接地引下线已按设计要求涂刷防锈漆并已初凝。2、调制降阻剂按水：降阻剂=0.40.6:1.0的重量比加水并充分搅拌直至成粘糊状。水平接 地用水量以刚好能够润湿全部干粉并可搅拌成糊状即可。垂直接地孔用降阻剂加 水量可视情况取高值。过大的加水量会延长施工时间。3、浇灌、包覆、初检将调制好的糊状降阻剂轻轻倒入（以防泥石、杂物混入降阻剂中）接地沟、 孔内直至全部无遗漏地包覆住接地极，并初测包覆厚度不小于40mm，钻孔四壁充 实，

21、不足时要补充。4、复检与回填夯实详细检查降阻剂包覆应表面均匀、充分无遗漏、无杂物混入，包覆体厚度最 薄处不少于50mm，不足时要补充降阻剂。检查无误后，轻轻回填无硬物和树枝的 细土，厚度要达到200mm以上，然后再加其他土壤并夯实。夯实后的回填土表面 应略高于周围地平面。（六）、 工程进度按照现场施工进度和计划部署要求进行单机地网和沟槽的开挖 单机地网的连接与风机基础的施工同步进行，尽量做到地网的施工不影响整个风 电场的正常运行。六、接地装置质量要求序号性质检杳（检验）项目评级标准（允许偏差）合格优良检查方法1关键接地体规格数量符合设计要求核对图纸2关键接地体顶面埋深检查600mm钢尺测量、观

22、察3关键接地体焊接质量检查符合规范要求钢尺测量、观察4关键接地体防腐符合规范要求观察5关键回填土质量检查纯土密实观察6重要接地体间距离检查符合设计要求形成30X28米网格丈量7重要接地间焊接长度检查三2倍的宽度钢尺测量8外观接地引下线安装符合设计要求牢固、整齐、美观观察1 、测试接地装置的接地电阻值必须符合设计要求。2、接地体在敷设前应检查是否有机械损伤和腐蚀现象，如检查出应及时处 理并采取防腐措施。焊接处必须涂上防腐材料。3、接地线在穿越设备基础、道路处应做好有效保护，应与接地线做电气连 通。七、方案其它说明及主要设计依据（一）方案的其它说明:风电发电机设备的接地是一件看似简单、而实际上却非

23、常复杂又至关重要的 问题。目前，我国的相关标准规范对接地的要求亦越来越高，对接地装置不仅有 工接地阻抗的要求，而且还对冲击接地阻抗、热稳定、设备接触电位差、跨步电 位差、地电位分布干扰也有一系列要求。本方案仅从有限的已知条件出发，重点关注了接地电阻条件要求。同时，鉴 于对韶关大布风电场项目具体情况的了解，在本方案中对一些条件作出了假设， 主要有以下几点：1、风电场地处土质不均匀，接地体安装处的土壤电阻率取1200Q.m。2、原有接地网的其它特性参数验算无条件，如地网热稳定、设备接触电位差、 跨步电位差计算等。3、所有计算均基于纯理论上或经验值所得。4、本方案比较重视施工部分接地网优化整改的防腐

24、能力设计（建议接地网使 用寿命设计为30年以上），故采用了碳凝非金属模块接地极和热镀锌材料结 合纳米碳防腐导电涂料，以提高整个接地网的使用寿命。5、接地网整改完成后期，土壤会变得更加紧密，地网接地电阻应该会有所降 低。（二）、本设计方案所参照的标准及规范:1）中华人民共和国国家标准电气装置安装工程接地装置施工及验收规范(GB501692006)。2) 中华人民共和国国家标准电气装置安装工程电气设备交接试验标准 (GB501502006)3) 中华人民共和国国家标准接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则(GB/T17949.1 2000)4) 中华人民共和国电力行业标准交流电气装置的接地(DL/T6211997)5) 中华人民共和国电力行业标准接地装置特性参数测量导则(DL/T475-2006)6) 电力工程电气设计手册7) 风电场相关设计文件。