風力發(fā)電機組接地電阻值計算

風力發(fā)電機組接地電阻值計算

0風電場接地電阻計算江西老爺廟風電站位于江西省杜昌縣多寶市贛陽湖岸。該風速主要分為沙地和天然地基。據(jù)勘測,風電場風機布置處土壤電阻率在2500~5000Ω·m,風電場升壓站土壤電阻率約3000Ω·m。由于本風電場的土壤電阻率極高,采用普通的單一接地方法,無法滿足接地要求。需要采用幾種方法復合接地才能使接地電阻到達要求值。風力發(fā)電機組接地裝置是否符合規(guī)程,主要指標為接地電阻是否滿足設計規(guī)范的要求。本工程接地網接地電阻計算依據(jù)《電力工程電氣設計手冊1》及《交流電氣裝置的接地》(DL/T620-1997)。1基于33kv集電線路江西老爺廟風電場本期建設規(guī)模為33臺風機,單機容量為1500kW,共49.5MW。發(fā)電機采用一機一變的單元接線,發(fā)電機出口經電纜接至升壓變壓器低壓側,升壓至35kV后經35kV集電線路引至風電場內110kV老爺廟升壓站。本期風電場內共設5回35kV集電線路,每回35kV集電線路匯集7~8臺升壓變。風電場內110kV升壓站本期設一臺容量為63MVA的雙卷有載調壓主變壓器,采用變壓器線路組接線送出至110kV新橋變電所。2風電站壓站接地電阻的等效值和處理方法2.1事故接地短路電流當在電廠、所內發(fā)生接地短路時,根據(jù)《電力工程設計手冊1》,流經接地裝置的電流可按下式計算:其中Imax:接地短路時的最大短路電流,本工程為10.2kA。Iz:發(fā)生最大接地短路電流時,流經發(fā)電廠、變電所接地中性點的最大接地短路電流,本工程為7.6kA。Kf1為廠內短路時避雷線的工頻分流系數(shù),本工程取0.1。接地規(guī)范中要求R≤2000/I≈2000/2340=0.85(Ω)2.2小接地網規(guī)劃復合式接地網:本工程總的地網面積SΣ=8925,土壤電阻率ρ=3000Ω·m,接地深井:Φ300,20m/根,10口。取d=0.1初步估計全廠總接地電阻(以實測為準):R=7.67Ω,經實際測量為R為7.8Ω。因為升壓站接地網的面積已經固定,所以必須考慮在升壓站附加的多寶水庫邊敷設一個小接地網絡,其接地電阻不大于0.95Ω,方能滿足接地規(guī)范的要求。水庫中的小接地網示意圖如下:水庫中小接地網注意事項:1)多寶水庫的小主接地網采用60×8mm鍍鋅扁鋼,設置30×30m的均壓網格,埋設深度為水庫底-0.5m,放置在水庫底層,依照地形放置,在地網外緣各角倒圓弧,半徑不小于5m。2)在網格接點上設置垂直接地極,垂直接地體采用Φ60mm鍍鋅鋼管,管壁厚度為3.5mm。3)接地體之間連接采用可靠電焊焊接,焊接點必須牢固,無虛焊、脫焊、漏焊等現(xiàn)象,并在焊接點涂2mm厚瀝青防銹漆防腐。采用風電場升壓站接地電阻計算方法,可以得到小地網的接地電阻約為0.9Ω,施工完成后,實際測量值為0.92Ω,然后通過2條長約100m的鍍鋅扁鐵與升壓站接地網相連,小接地網與升壓站接地網相連后,電阻值為0.82Ω,小于0.85Ω,滿足接地要求。3表中式機之間的間距值和處理方法3.1接地裝置尺寸設計參考中國船級社《風力發(fā)電機組規(guī)范》第10.3.1.5條規(guī)定“為了將雷電流散入大地而不會產生危險的過電壓,應注意接地裝置的形狀和尺寸設計,并應有低的接地電阻,其工頻接地電阻一般應小于4Ω,在土壤電阻率很大的地方可放寬到10Ω?！倍鞔箫L機廠家對風力發(fā)電機組接地系統(tǒng)也有各自的要求。本工程參考《風力發(fā)電機組規(guī)范》中的電阻值。3.2風機基礎結構江西老爺廟風電場具有裝機容量大,機組分散等特點。設計中根據(jù)不同的地質條件采用不同的接地方法,使接地電阻到達規(guī)范要求值。風機基礎主要分為兩種情況:沙地和天然地基。對于沙地基礎,設計中主要采用水平接地體和垂直接地體外加少量降阻劑相結合的方法。對于天然地基,主要采取了水平接地體和接地模塊相結合的方法。充分利用了風機的基礎,在互成1200管樁中敷設3根垂直接地極并引出與風機主接地網相連。3.2.1接地淺4.0復合式接地網:風機接地網面積SΣ=2600,土壤電阻率ρ=5000Ω.m,接地深井:Φ100鍍鋅鋼管,10m/根,10口。取ρ=5000Ω·m,d=0.1初步估計全廠總接地電阻:所以R=25Ω,經實際測量為25.5Ω。3.2.2中性機接地電阻的確定天然地基因為垂直接地體難于往深度方向發(fā)展,所以采用水平接地體和接地模塊相結合,并且在水平接地體周圍敷設降阻劑的方法。同時充分利用了風機的基礎,在互成1200管樁中敷設3根垂直接地極并引出與風機主接地網相連。因為接地模塊至今尚無成熟的計算方法,只能通過實際測量得到接地電阻值。由上面的計算結果可以看出:風機的接地電阻還是不能滿足工頻接地電阻的要求,當采用2~4根長度為60~80m的鍍鋅扁鋼外延后,單機接地電阻仍然大于4Ω。選擇地理位置相對接近的風機地網相連以達到降低接地電阻的效果:本工程33臺1500kW風機地網分成5個片區(qū)進行互聯(lián),片區(qū)內風機的距離都在500m以內,各局部大接地網連接完成后,檢測接地電阻,5個片區(qū)接地電阻均小于4Ω。4灘、沙風電場的接地方法為4.1接地材料的選用風力發(fā)電機組接地裝置材料一般選用結構鋼制成,如果土壤電阻率較高,可以采取特殊措施,使用特殊接地裝置材料,如鍍銅接地棒、長效防腐降阻劑、低電阻接地模塊等。選用時須對材料進行檢查,防止厚薄或粗細不均勻等現(xiàn)象。垂直安裝的接地體通常用角鋼或鋼管制成,雖然角鋼制成的接地體施工難度小、成本低,但在散流效果方面比鋼管差一點,對土壤電阻率較高的地區(qū),現(xiàn)場安裝一般采用鋼管,并從防腐角度和增加使用年限考慮。4.2減少臺風機組接地安裝和接地電阻技術措施4.2.1粘土或處理這種方法是采用電阻率較低的土壤(如粘土、黑土及砂質粘土等)替換原有電阻率較高的土壤,置換范圍在接地體周圍0.5m以內。這種方法可用在多巖石的地區(qū),如高山、坡地等,但這種取土置換方法對人力和費用都消耗較大。4.2.2提高接地體土壤導電性在接地體周圍土壤中加入化學物,如食鹽、木炭、爐灰、氮肥渣、電石渣、石灰等,提高接地體周圍土壤的導電性。這種方法雖然工程造價較低且效果明顯,但土壤經人工處理后,會降低接地的熱穩(wěn)定性、加速接地體的腐蝕、減少接地體的使用年限。4.2.3深埋接地在不能用增大接地網水平尺寸的方法來降低流散電阻的情況下,如果周圍土壤電阻率不均勻,地下深處的土壤或水的電阻率較低時,可采取深埋接地極來降低接地電阻值,這種方法對含砂土壤最有效。4.2.4使用抗阻劑降阻劑具有導電性能良好的強電解質和水分,這些強電解質和水分被網狀膠體所包圍,因而能長期良好的導電作用。4.2.5長度對接地電阻的影響工程實際運用中,經過分析結果表明,當水平接地體長度增大時,電感的影響隨之增大,從而使沖擊系數(shù)增大,當接地體達到一定長度后,再增加其長度,沖擊接地電阻也不再下降。接地體的有效長度如表1所示。5接地體及場地本工程的風機接地,因為土壤電阻率極高,大部分風機基礎的土壤電阻率都在3000Ω·m以上,所以每臺風機的地網都采用了伸長水平接地體的方法。本工程接地裝置材料采用50×6mm鍍鋅扁鋼,接地極采用Φ16mm鍍銅接地棒。單