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1、1,风电防雷接地技术,2010年3月5日,2,一、概述,接地系统是影响风电系统稳定、安全、可靠运行的一个重要环节，为了风电设备系统稳定的工作，须有一个接地参考点。 接地技术是一门复杂的实用技术，同时也是一门涵盖众多知识的边缘科学。人们对电现象的认识越深刻，各种设施对接地的要求就越复杂，因此，接地技术的种类、功能、规模、用途、保护范围都有了极大进步和改变，更显现出接地技术的重要性。,3,独立接地系统,将系统的直流地（逻辑地）与交流工作地，安全保护地和防雷地、供电系统地相互独立。 采用独立接地方式的目的，是为了保证相互不干扰，当出现雷电流时，仅经防雷接地点流入大地，使之与其它部分隔离起来。,4,共
2、用接地系统,建筑物为钢筋混凝土结构时，钢筋主筋实际上已成为雷电流的下引线，在这种情况下要和防雷、安全、工作三类接地系统分开，实际上遇到较大困难，不同接地之间保持安全距离很难满足，接地线之间还会存在电位差，易引起放电，损害设备和危及人身安全。 考虑到独立专用接地系统存在实际困难，现在已统一采用防雷、安全、工作三种接地连接在一起的接地方式，称为共用接地系统。 在IEC标准和lTU相关的标准中均不提单独接地，国标也倾向共用接地系统。共用接地系统容易均衡建筑物内各部分的电位，降低接触电压和跨步电压，排除在不同金属部件之间产生闪络的可能，接地电阻更小。,张金辉主讲,5,6,邻近建筑物之间危险的浪涌雷击,
3、几 100 kA,几 10 kV,几 100 kV,几 kA,几 10 kA,几 10 kV,通信 线缆,OV,230 V,几 10 kA,几 kA,Water / Gas,几 kA,几 ,几 kA,几 ,几 kA,几 ,230V,冲击雷电流的特点,机理说明：由于流经避雷针及其引下线的雷电流是一种高频冲击波，其在地表下不传播时，各测试点上的电位随距雷电入地点A的距离而变化,0,2,4,6,7,8,10,12,14,16,18,20,22,24,测试点地电位相对百分数K= %和测试点距离 落雷点A的距离L之间的关系曲线,二、接地网的设计与施工,接地工程本身的特点就决定了周围环境对工程效果的决定性
4、的影响,脱离了工程所在地的具体情况来设计接地工程是不可行的。设计的优劣取决于对当地土壤环境的诸多因数的综合考虑。 土壤电阻率、土层结构、含水情况、季节因数、气候以及可施工面积等等因数决定了接地网形状、大小、工艺材料的选择。,8,1、垂直接地极材料的选择,现在广泛使用的接地工程材料有各种金属材料(最常用的如扁钢)、接地体、降阻剂和低电阻接地模块系统等 接地体有金属接地体(角钢、铜棒和铜板)这类接地体寿命较短,接地电阻上升快,地网改造频繁,维护费用比较高,而且在岩石上打角钢也不是很现实的，但是低电阻接地模块,使用比较方便,几乎没有寿命的约束,各方面比较认可 降阻剂分为化学将阻剂和物理降阻剂,化学降
5、阻剂自从发现有污染水源事故和腐蚀地网的缺陷以后基本上没有使用了,现在广泛接受的是物理降阻剂(也称为长效型降阻剂)。,9,长效型降阻剂,物理降阻剂(也称为长效型降阻剂)。物理降阻剂是接地工程广泛接受的材料,属于材料学中的不定性复合材料,可以根据使用环境形成不同形状的包裹体,所以使用范围广,可以和接地环或接地体同时运用,包裹在接地环和接地体周围,达到降低接触电阻的作用。并且,降阻剂有可扩散成分,可以改善周边土壤的导电属性。物理降阻剂有超过二十年的工程运用历史,经过不断的实践和改进,现在无论是性能还是使用施工工艺都已经是相当成熟的产品了。,10,中光低电阻接地模块,低电阻接地模块有是在通讯、广电等部
6、门广泛使用的工程材料。基本成分是导电能力优越的非金属材料复合加工成型的,加工方法有浇注成型和机械压模成型的,一般来说浇注成型的产品结构松散、强度低、导电性能差,而且质量不稳定,一些小型厂家少量生产使用这样的办法;,11,三、接地电阻降阻方法的选择,R=/C （1） 为了达到降低接地网接地电阻之目的，首先需要从理论上研究降低接地电阻的方法。由公式（1）可以看出，降低接地电阻有以下两种途径，一是增大接地体几何尺寸，以增大接地体的电容 ；二是改善地质电学性质，减小土壤电阻率 和介电系数。,12,接地电阻的估算,13,(。m)土壤电阻率 S(m2)地网面积 d(m)钢材等效直径 L(m)接地极的长度
7、H(m)埋设深度 A形状系数,（2）,（3）,式（2）表明，传统的接地方式在土壤电阻率已经确定的情况下，要想达到设计要求的电阻必须有足够的接地面积，要降低接地电阻只有扩大接地面积，每扩大4倍的接地面积，接地电阻会降低一倍。式（3、4）表明，在上述的接地网中，要降低接地电阻的另一个方法是加大接地材料的尺寸及埋设深度。 如果取p=300m，欲达到R=0.5 面积S 则必须达到90000平方米，相当140亩。,垂直接地体及水平接地体的估算,14,（4 、水平接地体的计算公式 ）,（5、垂直接地体的计算公式 ）,(。m)土壤电阻率 S(m2)地网面积 d(m)钢材等效直径 L(m)接地极的长度 H(m
8、)埋设深度 A形状系数,如果取p=300.m，50*5角钢长度为2米，埋设深度为1米，单根角钢的接地电阻R=137 ， Ra=RL/n 如果使用100根角钢并联，利用系数取0.6，总的接地电阻R=2.3 ,认真考察、指定切合实际的施工方案,1）要精心勘探测量，要对每处遥测点地网所在位置的地形、地势、地质情况进行准确勘探，测量接地体埋设点周围的土壤电阻率及其分布情况，找出可以利用的地质结构； （2）要调查所在地的雷电活动情况和规律，决定所采取的防雷措施及其对接地电阻的要求； （3）要调查所处地段土壤对钢接地体的年腐蚀和土壤的酸碱度等； （4）要根据以上几项内容进行计算和设计，制定切合实际的降阻措
9、施和施工方案。,15,16,17,18,19,风机基础地网的工程实施,20,升压站的工程实施,21,四、接地网接地电阻的测试,一个接地装置的工频特性参数包括接地阻抗、场区地表电位梯度、接触电位差、跨步电位差、转移电位等参数或指标，这些参数均可按照DL/T475-2006电力测试导则的相关规则进行测试，这其中最主要的特性参数是接地阻抗。 接地阻抗是指接地装置对远方电位零点的阻抗。数值上为接地装置与远方电位零点间的电位差，与通过接地装置流入地中的电流的比值。,22,影响接地阻抗的因素很多：如接地极的大小（长度、粗细）、形状、数量、埋设深度、周围地理环境（如平地、沟渠、坡地是不同的）、土壤湿度、质地
10、等等。为了保证设备的良好接地，利用仪表对接地电阻进行测量是必不可少的，接地阻抗的测量方法可分为电压电流表三极法（又分为直线法和夹角法）、电位降法及接地阻抗测试仪表法。,23,2、电流一电压表三极法 （直 线 法）,电流线和电位线同方向(同路径)放设称为三极法中的直线法，示意图见图3。dCG一般为45D，dPG通常为(0.5-0.6) dCG。电位极P应在被测接地装置G与电流极C连线方向移动三次，每次移动的距离为dCG的5%左右，当三次测试的结果误差在5%以内即可。 对于大型接地装置一般不宜采用直线法测试。因为电流极与电压极长距离敷设时，线路间的互感耦合会对测试结果产生影响。,24,2、电流一电
11、压表三极法 （夹角 法）,只要条件允许，对于大型接地装置接地阻抗的测试应采用电流一电位线夹角布置的方式。dCG布线长度一般为4D-5D，对超大型接地装置则尽量远;dPG的长度与dCG相近。在实际测量中夹角法测得的接地阻抗稍微偏大，可用以下公式进行修正。,25,Z =,如果土壤电阻率均匀，可采用dCG和dPG相等的等腰三角形布线，此时使约为300，dCG=dPG=2D接地阻抗的修正计算公式仍为以上公式,大型接地网接地阻抗测试结论及注意事项,a)、对于采用工频电流测试核电等大型接地装置的工频工频接地阻抗，则应采用独立电源或经隔离变压器供电，并尽可能加大试验电流，试验电流不宜小于3A，并要特别注意试
12、验的安全问题 ，电流极和试验回路应有专人看护。 b)、建议采用异频电流法测试核电等大型接地装置的工频特性参数，频率宜在40Hz - 60Hz范 围，异于工频又尽量接近工频，可选择48Hz、49Hz、51Hz、52 Hz进行测量，减小测试干扰。,26,大型接地网接地阻抗测试结论及注意事项,c)、对于大型接地装置的接地阻抗的测试，建议采用电流-电压三极夹角法进行测量，电压降法的零电位点在实际测量中很难找到，而三极直线法由于电流极与电压极长距离敷设时，线路间的互感祸合会对测试结果产生影响。 d)、电流极的接地电阻值应尽量小，以保证整个电流回路阻抗足够小，设备输出的试验电流足够大，可采用多根人工接地极并联的简易地网作为电流极，人工接地体接地电阻应小于30。 e)、接地阻抗是接地装置的一个重要参数，但并不是唯一的、绝对的参数指标，它概要性地反映了接地装置的状况，而且与接地装置的面积和所在地的地质情况有密切的关系。因此判断接地阻抗是否合格，首先要参照DL/T 621-1997中的有关规定，同时也要根据实际情况，包括地形、地质和接地装置的大小，综合判断。,27,张家口风电场升压站接地电阻现场测试,28,张金辉主讲,29,谢 谢,
