山地风力发电机防雷接地技术探讨

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　　【摘 要】随着经济的发展，我国正在大力发展风电建设，文章首先分析了风电场中的接地降组，包括接地系统结构、现存问题和降组方法等内容，随后针对风力发电机防雷接地提出相关建议，包括掌握风力发电场土壤状况、科学设计接地系统、合理进行降阻设计、对地网进行接地电阻测试等，希望能给相关人士提供一些参考。
　　【关键词】风力发电；防雷接地；接地系统
　　引言：随着我国经济发展理念的转变和科技的进步，风力发电逐渐在我国发展起来。而风力发电场所通常是建立在山地区域，并将风力发电机组设置于各种地势突出的山脊上，容易让风力发电机组遭受各种雷击事件，文章就此结合山地的特殊地形特色，分析了风力发电机组的防雷接地方法。
　　一、风电场接地降阻
　　（一）接地系统结构
　　目前在风力发电场中的风电机组大都是圆环形状。风力发电机组在接地过程中除了能够应用自身钢筋基础进行接地工作之外，还能结合其他三种辅助方法进行接地处理，首先第一种方法是通过垂直接地体和水平接地体之间进行组合形成新的接地体，其次是通过环形接地体进行接地处理，最后一种方法是垂直接地体和水平环形接地体之间通过组合方式实现接地处理[1]。其中使用较为频繁的一种方法是最后一种方法，由于和方形地王相比，周长相等的圆环形地網在流入同等雷电的条件下，圆环形地网接地电阻与方形地网相比要小一些，此外，圆环形地网雷电流入区域的跨步电压分布和方形地网相比要小一些。
　　（二）现存问题和降阻方法
　　结合不同减小接地电阻方法分析其中的现存问题，首先是深埋接地方式，大部分风力发电场中都是使用圆钢或是角钢等材料垂直打入大地进行接地处理，从而在最大程度上降低接地电阻，同时打进地底的数量也比较大。这一方法在应用过程中还存在一定的局限性。大部分风力发电场所选的设置区域中的土壤表层厚度大概都在二十到三十厘米左右，土壤下方是由各类岩石构成的，其中土壤含有较高的电阻率。通过对大部分风力发电场地进行勘查发现，部分风力发电机组下方区域存在小型的空腔洞穴等问题，同时土壤结构大都为水平分层多层结构，将地极垂直打入地下，随着深度的增加，反而越无法达到理想效果，同时还会导致材料费用和施工成本的不断增加。
　　其次是使用大量的水平接地极，水平接地极应用于风力发电场中拥有较为明显的降低电阻效果，主要原因是大部分区域中的土壤电阻率并不会随着土层深度的增加而产生变化。但是大部分施工方通常只看重使用大量的水平接地极，也就是通过射线辐射的方法，以风机为核心，不断向四周进行辐射。由于雷电流中含有多种频率成分，其内部等效频率也高出工频很多，对于各种小尺寸接地体来说，当雷电电流均经过接地体的时候，不需要思考波过程的问题以及电容电感所产生的影响。但在风力发电场中的水平射线接地体，应该充分结合电感影响，也就是说并不是水平接地体拥有越长的长度就是越好的，大部分风力发电场在设计过程中并没有涉及到这一点问题，同时还没有考虑到项目区域中的雷电特征。雷电流在不同质和同土壤中开始散流时，所走的方向不同，为此应该结合土壤特性进行考虑。
　　二、风力发电机防雷接地建议
　　（一）掌握风力发电场土壤状况
　　因为我国目前在风力发电场雷电防护方面还没有推出具体的规范条例，同时我国风电项目也一直处于一种持续增长的状态，不同风电场中拥有不同的雷电防护措施。风力发电场中风电机组的防雷问题其实也是防雷接地方面的问题，文章就此针对山地条件下的风力发电机组防雷接地降阻提出下面几项建议。
　　首先在应用降阻剂之前，应该全面掌握风力发电场中的土壤状况，包括土壤湿度、酸碱度和土壤电阻率等因素。土壤酸碱度对于降组模块和降阻剂的应用效果具有较大影响，因此在使用降阻模块和降阻剂的过程中，应该严格遵守因地制宜的原则，避免盲目使用降阻剂的问题，必然就会产生相反的后果，一旦更改工程，就会带来巨大费用。
　　（二）科学设计接地系统
　　在设计风力发电机组接地系统时，使用水平接地极的垂直接地极应该充分结合风力发电场现有土壤结构。水平接地极和垂直接地极以及土壤电阻率之间随着土壤深度的变化而发生改变，为此建议在明确土壤电阻率相关数据信息后，可以通过相关接地分析软件，解释土壤结构，比如通过CDEGS软件包来解释土壤结构等。总而言之是在了解使用原则的基础上进行，不然不但发挥不出良好的降阻效果，同时还会造成材料的浪费。
　　（三）合理进行降阻设计
　　进行降阻设计过程中，可以充分结合项目区域中的相关闪电资料信息，比如以风力发电机组为核心，掌握三千米或是一千米范围之内的闪电强度和密度。地闪强度还和接地极冲击特点之间具有密切的联系，尤其是水平接地极整体长度，总而言之，在设计接地方案的过程中，应该避免孤立，需要全面结合相关气象信息进行合理设计。
　　（四）对地网进行接地电阻测试
　　最后在初步建成风力发电机组地网后，建议对地网进行接地电阻测试，严格遵守国家标准和电力行业相关标准中的电阻测试方法实施。在测试结果满足设计值要求的条件下，完成装机工作和地面平整工作，不然就需要对各种接地要点进行排查，及时找出其中的潜在问题，避免工程日后再次进行整改。施工工艺是贯穿于整个施工环节的问题，想要将接地电阻从原来的几十欧姆减少到几欧姆容易，但是在结束施工后，想要再次降低一两欧姆将会变得十分困难，带来巨大经济损失[2]。
　　结语：综上所述，在设计山地区域的风力发电机组防雷接地任务时，应该充分结合当地的实际闪电信息、土壤结构和土壤状况，不能一味通过传统方法设计接地方案，应该坚持因地制宜的设计原则。部分山地土壤能够腐蚀降组模块和降阻剂，因此针对这一状况应该积极选择高效、可靠的降阻剂，并对现场环境进行全面勘查，结合当地的气候条件和土壤特点科学使用降阻剂，提高整体效果。
　　参考文献：
　　[1]曾勇.贵州山地风力发电机防雷接地技术研究[C].中国气象学会：中国气象学会，2017：7.
　　[2]吴仕军，吴安坤.贵州山地风力发电机防雷接地技术研究[J].可再生能源，2016，34（06）：889-893.
　　（作者单位：华能云南富源风电有限责任公司）
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