摘要：为了更好地对我国现有资源进行利用，风力发电的应用近年来越来越广泛。风力发电对当地的生态环境基本没有污染，是目前最好的发电的方式之一。对于风力发电厂来说，防雷接地系统是必不可少的技术保证措施之一。防雷接地系统工程的质量好坏，直接关系到人身和设备运行安全。本文主要对风电场防雷接地技术系统的进行了分析了解。
关键词：风电场；电机组；接地技术
引言
风能是一种储量极为丰富，取之不尽，用之不竭的清洁可再生绿色能源。近年来，世界各国对节能环保、资源短缺等问题的关注，导致越来越多的国家致力于风力发电的开发和研究。随着风电行业的快速发展，风电场数量的不断增多和装机容量的不断扩大，风电机组和电气设备的安全、稳定运行越来越受到人们的广泛关注。云层间剧烈摩擦生电以及云块切割磁力线，导致在云层上下层分别形成了带正负电荷的带电中心，运动过程中当异性带电中心之间的空气被其强大的电场击穿时，就形成了放电。而根据风资源的分布特点，风电场一般所处地理环境恶劣、地质条件差的地区，且风机作为高耸突出物，雷闪很容易在风机处形成，造成设备的损坏。所以做好风电场接地网，防止雷电危害对于风电场尤为重要。
1 风电场防雷接地设计
对风机基础和箱变配电设备的防雷接地系统的设计进行重视，选择合适的位置进行设计施工，在进行风机基础和箱变配电设备防雷接地系统设计之前，应当对当地的雷击灾害发生的频率和地理特性进行参考，然后在规定的标准当中选取合适参数进行设计施工。对于风电机组来说，它的接地作用是很大的，不但是防雷接地，而且还要防静电接地、工作接地、设备保护接地。风电机组的接地系统，是通过风机基础和箱变配电设备接地系统相连接。风机基础和风电机组是通过镀锌扁钢和钢筋（自然接地体）连接的，风机基础在通过铜引线和其它防雷接地系统进行连接，风机基础充当一个连接的媒介，将风电机组和防雷接系统连为一体，实现防雷接地的目的。任何接地导线都是有一定的电阻值，风电机组对其接地电阻要求较高，要达到设计规定的标准，使其流过的强大电流迅速减小，不超过一定的范围。对于超过规定标准的情况，应当铺设人工接地网，防止突发情况的发生。接地体主要作用是将雷电流传导及散流引入大地，是现代防雷技术措施的基础。其设计是否合理，将直接影响到等电位连接、传导、分流3个防雷措施能不能达到预期的效果。因此，对接地体的设计应引起建筑电气设计人员足够重视，使其设计符合规范要求，最大程度地避免和减轻雷电灾害。
2 风电场接地网的重要性
近年来，随着风电场建设数量的不断增多，风电场接地发生问题造成的安全事故屡见不鲜。以一个5万千瓦风电场为例，如接地网出现问题，发生雷击事件造成风电场变电站电压互感器损坏，会直接损失20多万元，而由于设备的损坏使风电场发电机组全部停止运行，每天电量损失约为40万至80万度，间接损失多达几百万元。由此可以看出，完好的接地网不仅可以保障风电机组、电气设备的完好和人身安全，而且还能减少因接地问题带来的经济损失。没有良好的接地网，机组和变电站各部分加装的防雷装置就不能发挥其应有的保护作用，因此，接地网的性能将直接决定着机组和电气设备的运行可靠性。
3 风电场接地降阻分析
3.1采用深埋接地极方式
很多风力发电场采用将角钢和圆钢等垂直接地极打入大地，以降低接地电阻，而且打入的数量也不少。但是这种方法在贵州地区存在着局限性。绝大部分风电场风机场址区域表层土壤厚度为20cm～30cm 左右，土壤下层基本由各种岩石组成，土壤电阻率极高。同时，部分地勘表明，有的风机基础下面存在小“空腔”洞穴，土壤结构存在多层水平分层结构。垂直接地极打入地下越深达不到预期的效果，同时也增加了施工成本和材料费用。
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3.2 大量采用水平接地极
水平接地极在风电场降低接地电阻效果明显。主要是绝大部分区域土壤电阻率不会随着深度的变化而变化。但是，很多施工方只顾大量使用水平接地极，即以射线辐射方式以风机为中心向四周辐射。因为雷电流包含各种频率成分，其等效频率要比工频高很多，对于一般小尺寸的接地体，在雷电流流过接地体时不需要考虑波过程，无需考虑电感电容的影响。但是风电场射线水平接地体敷距离长，需要考虑电感影响，即水平接地体长度不是越长越好。很多风电场接地设计没有考虑到这一点，也没有结合项目区域雷电特征进行分析。雷电流在同质土壤和不同质土壤中散流时电流走向是不同的，必须考虑土壤特性。
4 风电机组接地防雷技术分析
4.1 直击雷保护
风力发电机组结构主要包括支撑塔筒、叶片、控制装置、液压系统、偏航装置、变梁变速装置、齿轮箱、转子、发电机等。由于风电机机舱受直击雷击打概率很大，所以，应将风电机机舱安置于合适位置，以防止机舱上部及侧部受雷击打，造成机舱内部设备受损，各叶片顶端均安装两个雷电接收器，以此确保叶片受雷击打；为了减轻大型机组重量，其机舱外壳材料通常选用的是复合材料，其主要用于接闪、屏蔽，其网孔大小应该控制在 3*3 厘米～4*4 厘米，具体施工视情况而定，必要时可放大金属丝截面及缩小网孔。
4.2 感应雷保护
感应雷保护装置主要被设置在受到雷击破坏的风电机组内部设备上，起到保护电压的作用，可以说，感应雷保护装置就是一种电压保护装置。风电机组设备内部的电压如果受到损害，那么电压保护装置就会将能量第一时间释放出来，从而对设备形成保护，使得设备免受损害。就感应雷击过电压保护来说，其涵盖的过电压保护类型主要有信号防雷以及电源防雷两种。电源防雷也就是所谓的电源系统避雷过压保护，其保护的等级为三级，并且需要依靠电涌保护器联合作用，才能够起到良好的防护效果。而在对电涌保护器进行安装的过程中，需要充分的考虑到就近保护的要求以及接地线接地保护的原则，这样才能够确保电涌保护器安装的合理性。
4.3 风电机组吊装过接地技术
在风电机组吊装接地连接技术过程中最重要的问题则就是接地连接的及时性。在风电机组叶片和轮毂的安装过程中一定要保证叶根动静结合处的电气连接。在塔筒跨接连接时必须对接地端清理干净，保证通流能力。最为关键的是在风电机组每节塔筒吊装过程中在螺栓紧固时应及时完成接地连接，不应等风电机组全部完成吊装后再进行接地连接。特别是在底层塔筒，由于比较繁琐，往往吊装单位未及时进行接地连接。其次，因为施工环境较为恶劣，塔筒内无固定电源，无助攀爬设备，一线工作人员水平有限，为保证接地工程质量，应对接地连接的可靠性进行排查，并进行接地电阻测试。
结束语
风机组接地技术是一个系统工程，任何环节出现缺陷，均会导致整个防雷系统失效。在整个接地系统工程中涉及到设备厂家、风电机组安装单位、风电机组接地施工单位，不应仅仅对最终接地电阻进行检查，也应在建设过程中关注接地问题，保证接地质量。一方面可以避免在施工过程中因接地未及时连接导致的人身或财产损失，一方面也可以保证风电机组的长期稳定运行
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论文作者:陈小刚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/13
标签：机组论文; 防雷论文; 风电论文; 风电场论文; 风机论文; 雷电论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第3期论文;