胡琴 王勇 楊陽 古婷婷

摘要：近年來，隨著風(fēng)力發(fā)電的飛速發(fā)展，作為山地風(fēng)電場的設(shè)計核心部分，升壓站接地系統(tǒng)設(shè)計在項目生命周期中顯得尤為重要，本文以某山地風(fēng)電場升壓站接地系統(tǒng)設(shè)計的實際工程為例，詳細(xì)進(jìn)行山地風(fēng)電場升壓站接地電阻、避雷針接地、升壓站接觸電勢允許值和跨步電壓允許值的計算，并提出了合理的改善措施。

關(guān)鍵詞：山地風(fēng)電場;升壓站;接地系統(tǒng)計算

引言

山地風(fēng)電場升壓站接地系統(tǒng)是保證人身安全、電氣設(shè)備和過電壓保護(hù)裝置正常工作的非常重要的技術(shù)措施，它不僅為站內(nèi)各種電氣設(shè)備提供一個公共的參考地，而且在系統(tǒng)故障時，可將故障電流迅速泄流，降低升壓站的地電位升高，以保證人身和設(shè)備的安全。隨著風(fēng)力發(fā)電滲透率增加，近年來不少山地風(fēng)電場由于接地電阻未達(dá)到要求、因地網(wǎng)腐蝕和斷裂引起接地電阻增大而導(dǎo)致的事故，不僅帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還對人們的生產(chǎn)和生活造成更為嚴(yán)重的社會損失。因此，山地風(fēng)電場接地網(wǎng)接地電阻是否符合要求與電力安全生產(chǎn)密切相關(guān)，接地電阻值的大小是衡量接地系統(tǒng)的有效性、安全性以及鑒定接地系統(tǒng)是否符合規(guī)程要求的重要指標(biāo)。

1.計算說明

1.1綜合說明

1.1.1雷電危害

對山地風(fēng)電場升壓站危害最大的雷電有：直擊雷;傳導(dǎo)雷;感應(yīng)雷。

1.1.2接地裝置

接地裝置的人工接地極包括水平敷設(shè)的接地極和垂直敷設(shè)的接地極，水平接地極可采用圓鋼、扁鋼;垂直接地極可采用角鋼、圓鋼或鋼管。

1.1.3計算要點

因此根據(jù)雷電流特點：速度快、沖擊強(qiáng)、破壞大等，升壓站水平接地網(wǎng)增加垂直接地極主要作用為快速泄流及防止設(shè)備受沖擊，升壓站中垂直接地極的布置對整個升壓站的工頻接地電阻值的影響較?。ɑ究梢院雎裕?，水平接地網(wǎng)接地電阻主要取決于接地網(wǎng)面積，因此升壓站工頻接地電阻計算，根據(jù)升壓站的水平接地網(wǎng)計算得出。獨立避雷針的沖擊電阻計算，根據(jù)其布置的垂直接地極計算得出。

1.2工程概況

某山地風(fēng)電場擬安裝42臺單機(jī)容量為2000kW風(fēng)電機(jī)組，裝機(jī)容量為84MW，風(fēng)電場內(nèi)擬新建1座220kV升壓站，220kV升壓站最終規(guī)模按1×84MVA+1×50MVA設(shè)計，本期安裝一臺84MVA主變壓器。本風(fēng)電場以1回220kV出線接至某220kV變電站，新建線路長度約13km，導(dǎo)線選用JL/G1A-400/50。

1.3計算目的

根據(jù)《交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范》（GB/T 50065-2011）規(guī)定，所有要求接地或接零部分的電氣設(shè)備均應(yīng)可靠地接地或接零。為保證人身和設(shè)備的安全，電氣設(shè)備宜接地，將升壓站內(nèi)不同用途和各種不同電壓的電氣設(shè)備接地，應(yīng)使用一個總的接地裝置，接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足其中接地電阻最小的電氣設(shè)備的要求。

根據(jù)GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》“4.1第8條，獨立接閃桿、架空接閃線或架空接閃網(wǎng)應(yīng)設(shè)獨立的接地裝置，每一引下線的沖擊接地電阻不宜大于10Ω。”避雷針的沖擊電阻要求在10Ω以內(nèi)，即可滿足運行需要。

當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生碰殼故障，導(dǎo)線斷裂落地或線路絕緣擊穿而導(dǎo)致單相接地故障時，電流便經(jīng)接地體或?qū)Ь€落地點呈半球形向大地散流，人觸及故障設(shè)備外殼或進(jìn)入散流區(qū)域會發(fā)生接觸電壓或跨步電壓觸電，觸電傷害的結(jié)果與跨步電壓與接觸電壓的大小有直接關(guān)系。

（1）在一般情況下，根據(jù)GB/T 50065-2011《交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范》

“4.3.2第1條，人工接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形，圓弧形的半徑不宜小于均壓帶間距的1/2，接地網(wǎng)內(nèi)應(yīng)敷設(shè)水平均壓帶，接地網(wǎng)的埋設(shè)深度不宜小于0.8m”。均壓帶的距離一般為4～5m為宜。

（2）為降低接觸電壓和跨步電勢，要求水平接地體局部埋深不應(yīng)小于1m（環(huán)形或成排布設(shè)水平接地體埋設(shè)于凍土層以下），并應(yīng)鋪設(shè)5～8cm厚的瀝青混凝土層或不小于30cm厚的礫石層，其寬度超出接地裝置2m左右。

（3）采用“帽檐式”均壓帶，敷設(shè)兩條與接地網(wǎng)相連的“帽檐式”均壓帶能顯著降低接觸電壓和跨步電勢。

最大接觸電位差實際值及最大跨步電位差實際值以現(xiàn)場測量為準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)規(guī)程規(guī)范要求，采取措施降低最大接觸電位差及最大跨步電位差，使其在最大接觸電位差允許值Ut及最大跨步電位差允許值US以內(nèi)，滿足風(fēng)電場升壓站運行要求。

6.結(jié)束語

因山地風(fēng)電場所處自然環(huán)境惡劣，為避免風(fēng)電場因雷擊、短路等故障造成的損失，應(yīng)重視山地風(fēng)電場的接地系統(tǒng)設(shè)計，本文通過實際工程詳細(xì)進(jìn)行山地風(fēng)電場工程升壓站及風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)接地系統(tǒng)計算，并提出了積極有效的改善措施，為工程實際提供了借鑒思路及方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范》GB/T50065-2011

[2] 《電氣裝置安裝工程接地施工及驗收規(guī)范》 GB50169-2016

[3] 《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計規(guī)范》GB/T5 0064-2014

[4] 《巖土工程勘察規(guī)范》（2009年版）GB50021-2001

[5] 《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》 GB50057-2010

[6] 《水力發(fā)電廠接地設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則》 NB/T35050-2015

[7] 《電力工程電氣設(shè)計手冊（電氣一次部分）》1989.12

[8] 《水電站機(jī)電設(shè)計手冊（電氣一次）》1982.11

（作者單位：中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司）