摘要：随着社会经济的发展，风电场建设量持续增加。与此同时，风电场出现的问题也越来越多，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。因此，本文对风电场防雷接地系统的相关技术进行分析。
关键词：风电场；防雷接地系统；相关技术
近年来，我国风电装机容量呈现出跨越式增长，风电场的建设在全国各地遍地开花，然而，随着越多风电场的建设，暴漏出的问题日益增多，其中防雷击是风场面临的重要问题之一。接地电阻是接地装置技术要求中最基本的技术指标，主要由土壤电阻、土壤和接地体之间的接触电阻、接地体本身的电阻及接地体引线的电阻等组成，其中主要由土壤电阻率及接地装置结构来决定。风电场建设的环境不同，降低接地电阻的方法迥异，有些地方土壤的电阻率较低，简单敷设接地网便可达到设计要求，有些地方如山地，土壤电阻率高达数千欧姆，靠简单敷设接地网已远达不到降阻要求，需要采用多种降阻方法结合来达到降阻目的。
1雷电产生的机理
雷电是雷动间或雷动与地面物体间的放电现象。电位差可达数兆伏甚至数十兆伏，放电电流几十千安甚至几百千安。经验表明，对地放电的雷动绝大部分带负电荷，所以雷电流的极性也为负的。
2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。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。
3风电场防雷接地系统的设计
3.1风机基础和箱变配电设备防雷接地系统设计
风机基础和箱变配电设备接地系统设计要根据风电场所处的地理位置、土壤特征、雷击自然灾害发生的频率等条件，参照行业规范的要求进行设计。风电机组的接地既是防雷接地，也是设备保护接地、工作接地、防静电接地。风机基础是风电机组重要的自然接地体，风电机组的接地铜引线穿过基础时应与风机基础内的钢筋有效连接，同时与箱变接地连为一体。当风电机组的接地电阻不能达到标准要求时，应敷设人工接地网，人工接地网由厚度不小于4mm，接地扁铁宽度不小于60MM，埋地深度不小于0.8m的扁铁组成，人工接地网通常为以风机基础中心为圆心的同心圆方式布局。风电场内所有的风机机位的接地电阻应符合阻值≤4Ω的要求。
3.2风电场升压站防雷接地系统设计
风电场升压站防雷接地网设计要遵循如下原则：尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接来作为接地网；尽量以自然接地物为基础，人工接地体为补充，外形尽可能采用闭合环形；采用统一接地网，用一点接地的方式接地。当接地装置的接地电阻值不符合公式要求时，可通过技术经济比较，适当放宽接地电阻值，但阻值不得大于4Ω，并且要符合我国的相关标准要求。
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3.3风电场集电线路防雷接地系统设计
风电场内集电线路防雷接地系统设计要符合DL/T620-《交流电气装置的过压保护和绝缘配合》的要求。线路杆塔防雷接地系统的电阻值，通常情况下要满足R≤30Ω。
4风电场防雷接地系统的相关技术分析
4.1改变土壤电阻率，降低接地电阻
所谓接地电阻，是指雷电产生的巨大电流经由风电场防雷接地装置流入大地，电流经过大地流向另外的接地体或者直接向远处扩散所遇到的电阻。接地电阻的大小直接体现着风力发电机设备与大地接触的良好程度，关系着雷电能否通过接地体得到有效的疏导和扩散，可以说接地电阻的大小是接地系统施工工艺中最基本的技术指标。因此，分析探索风电场防雷接地系统的具体施工工艺，首先该最大限度地降低接地装置中的接地电阻，保证施工工艺的基本技术指标。
接地电阻主要包括接地装置（接地线和接地体）本身的电阻、接地体与大地之间的接触电阻以及两个接地体之间大地的电阻，土壤电阻率是影响接地电阻的决定性因素。因此，降低风电场防雷接地系统中的电阻应该从改造土壤电阻率入手。我们知道风电场所在地的土壤特性、地区降雨量、土壤温度以及该地的其他地理环境等因素会对土壤电阻率造成一定的影响。降雨量、土壤温度以及地理环境因素是影响土壤电阻率的不可控因素，我们无法改变，因此我们只能通过改造土壤特性的方式来改造土壤电阻率，进而降低风电场防雷系统的接地电阻。严格来说改造土壤特性也是不可能的，当前我们主要通过使用降阻剂替代与大地接触的部分土壤，在一定程度上改变该地整体的土壤特性，进而改造土壤电阻率的方法来实现降低接地电阻的目的。
4.2采用先进的连接工艺
在风电场的防雷接地系统中，接地装置深埋地表以下，其接受地下化学物质腐蚀的机会远远多于暴露于空气中的风力发电机设备，不仅接地体本身受到腐蚀，接头更是成为传统接地装置中最易受到腐蚀的地方。接头是接地装置中最为薄弱的环节，也是决定接地装置好坏的重要因素之一。因此，分析探索风电场防雷接地系统施工工艺，还应该采用先进的连接工艺，保证接头受到较少腐蚀，以实现防雷接地系统的防雷目的。
在风电场的防雷接地系统中，传统的连接工艺主要是电焊。在使用电焊进行接头连接的过程中，一方面，电弧产生的高温和电离子破坏了接地材料表面的防腐涂层，不利于接地装置的维修和保护；另一方面，在电离子的作用下，接地材料中的有些物质可能会发生某种化学反应，降低接地材料本身的导电性，同时也加速接头的腐蚀，进而给整个接地装置带来一定程度的安全隐患。因此，对风电场的防雷接地系统的施工工艺进行分析探索，我们还应该积极借鉴国外的成功经验，采用先进的连接工艺，不断推进风电场防雷接地系统施工工艺的进步和发展，保证防雷接地系统的顺利运行。目前，通过参考和借鉴国外在接地连接工艺方面的成熟经验，我们主张选用国外主流的放热焊接作为标准的连接工艺。这种连接工艺改善了传统的电焊连接工艺，对于风电场的防雷接地系统施工工艺的进步具有一定的启发性。
结束语：
由于风电场位置的特殊性，常常会受到雷电天气的影响，雷击事故在风电场中时有发生。为了避免雷击造成风电场设备损坏或者人员伤亡，应该建立防雷接地。风电场防雷接地系统的施工工艺分析探索，对于风电场免遭雷电袭击，更好地实现风能的开发利用具有重要的意义。
参考文献：
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论文作者:顾展召
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
标签：防雷论文; 电阻论文; 风电场论文; 土壤论文; 系统论文; 电阻率论文; 装置论文; 《电力设备》2018年第19期论文;