一、項目描述

該風(fēng)電場建設(shè)規(guī)模為225MW，計劃安裝90臺風(fēng)力發(fā)電機組，本次只完成80臺風(fēng)力發(fā)電機組（11號～90號）的測試工作，余下10臺風(fēng)力發(fā)電機組（1號～10號）位置待定。

根據(jù)場地巖土工程勘測報告及現(xiàn)場踏勘可知，該風(fēng)電場場址地貌單元屬于玄武巖熔巖臺地，場地地形整體起伏較大，植被覆蓋較好，場地風(fēng)機位標(biāo)高1209.40～1339.80m。風(fēng)機分布區(qū)土壤電阻率高低差距很大，現(xiàn)場土質(zhì)情況極不均勻。因為水平地網(wǎng)建設(shè)是在凍土層以下，那么按地勘報告所提供的視電阻率非凍結(jié)狀態(tài)建議值并結(jié)合層底深度可以判斷，現(xiàn)場土壤電阻率最低為700Ω·m，最高為9500Ω·m，按所提供的視電阻率將所有風(fēng)機根據(jù)實際情況分階段進行設(shè)計取值，本次勘測期間，在12.0m范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)地下水存在，現(xiàn)場埋深按2.6m來設(shè)計，擬建風(fēng)機建設(shè)期間建議2000~3000Ω·m電阻率土壤采用輔助降阻劑的方法，3000Ω·m以上電阻率土壤采用大面積換土法來降低建設(shè)區(qū)域的土壤電阻率。由以上數(shù)據(jù)可看出該區(qū)域地下水位較深，土壤電阻率變化較大，采用傳統(tǒng)的金屬接地的方式，雖然能夠達到接地設(shè)計要求，但其有限的使用壽命造成了后期地網(wǎng)維護費用的增加，所以該項目建議采用金屬材料和非金屬接地電極相結(jié)合并輔助使用垂直接地極的方式，增大接地面積，提高泄流通路，延長地網(wǎng)使用年限。風(fēng)機接地電阻設(shè)計要求降到4Ω以下，采用傳統(tǒng)的接地方式難免會出現(xiàn)會導(dǎo)致施工難度大、造價過高的情況，因此我公司對本次項目風(fēng)機地網(wǎng)提出如下設(shè)計、施工和報價以供參考。

二、地網(wǎng)所用主要降阻材料的選擇

考慮到本工程區(qū)域的土壤電阻率高，土質(zhì)條件差，但整個風(fēng)電場區(qū)域較大，有足夠的提供地網(wǎng)建設(shè)的開挖面積，為使風(fēng)機達到接地設(shè)計值，并且保持阻值的穩(wěn)定，本著降低施工難度，減少開挖面積節(jié)約施工成本，并且也本著建設(shè)一個長期有效、質(zhì)量可靠的地網(wǎng)的原則，我們將選擇一種適合該區(qū)域土壤情況的降阻材料，然后再根據(jù)選擇的材料制定一個系統(tǒng)、完善、經(jīng)濟合理的接地方案。

一個優(yōu)良的接地體須具備幾個重要的條件:

1． 導(dǎo)電率要優(yōu)秀(越低越好)；

2． 本體特性穩(wěn)定，不受任何外在因素而改變自身的物理及化學(xué)特性(如高電壓沖擊..等)；

3． 須具有無腐蝕性，不生銹，對接地網(wǎng)的其它構(gòu)成物也不構(gòu)成侵略性的腐蝕；

4． 要具有無污染性，不對大地土壤及地下水造成污染；

5． 本體強度及韌性要強(確保突波放泄時的效果)；

6． 具備額外的降阻性，且此降阻性需長效不劣化(方可確保接地網(wǎng)阻值的長期穩(wěn)定，去除不必要的整改費用)；

7． 除了適合一般標(biāo)準組值地網(wǎng)外，更適合施作于小電阻地網(wǎng)(金屬接地體施作小電阻地網(wǎng)相當(dāng)困難)；

8． 適應(yīng)各種地質(zhì)；

9． 成本低廉，施工簡單確實，工程性價比高；

由上可知，一般使用的銅包鋼、鋼管、角鐵及石墨型模塊等皆無法完全符合上述條件，根據(jù)多年的施工經(jīng)驗建議采用高強度環(huán)保型新型復(fù)合式碳凝接地電極“揚博復(fù)合接地體”才能完全符合上述條件要求，所以本工程接地網(wǎng)設(shè)計施工，最好選擇是：選用高強度環(huán)保型新型復(fù)合式接地裝置“揚博復(fù)合接地體”作為主要降阻材料，采用-60*6mm的鍍鋅扁鋼作為水平連接線并輔助以50*5鍍鋅角鋼作為垂直接地極的方法來進行降阻設(shè)計。

    一般外面常見到的普通石墨型模塊，制造一般是將石墨粉加上橡膠或水泥固化而成，強度甚差，運送必須以木箱配合厚的泡沫作防震方可，極不環(huán)保，而且施作時需加入大量水分方可發(fā)揮效能，回填夯實時，基本上本體已有裂縫或已損壞(這在國內(nèi)已有非常多的實例)，此時只能說那只是個降阻劑而以，有效宣泄體積及面積將會失去，這也就是為何接地網(wǎng)阻值當(dāng)時測量雖合乎標(biāo)準，后期阻值反彈，保護設(shè)備依然損壞的原因之一，接地網(wǎng)施工時，若單純靠接地體的吸水性作降低阻值的功能，那么若水份若減少則阻值就會升高，接地材料本體電阻率太高將影響接地網(wǎng)構(gòu)成效果，“揚博復(fù)合接地體”的優(yōu)點就是把這些材料的種種缺點全面改善，并且是大幅度的增加其優(yōu)點特性。

 “揚博復(fù)合接地體”碳凝接地電極特性、優(yōu)點

特性：  

1、密度比重高，是相同于國內(nèi)其它品牌產(chǎn)品的1.43倍（2383㎏/ m3）

2、抗壓強度大，能達到18mpa (175Kg/cm)

3、導(dǎo)電性能佳，室溫電阻率低（0.0098Ω·m）

4、阻值穩(wěn)定，壽命長（不受季節(jié)環(huán)境影響，100年）

5、體積小，重量輕，運輸方便

6、對周圍金屬的腐蝕率為0.00122 mm/year

7、環(huán)保性能好，經(jīng)國家專業(yè)實驗室檢測確認不含有害重金屬。

8、制作工藝精良（獲得接地模塊專利、高壓制程專利、螺紋電極接頭專利三項專利技術(shù)）

9、本體性質(zhì)穩(wěn)定。

優(yōu)點：

1、采用波浪型設(shè)計，增大了泄流面積。

2、抗壓強度大，能達到18mpa (175Kg/cm)，遠大于國內(nèi)其它品牌模塊，極具抗擠壓性，可防止回填時模塊的破裂。

3、二次水化，持續(xù)釋放電離子，保證阻值恒久穩(wěn)定。

4、體積小，重量輕，人性化及環(huán)保性的包裝設(shè)計便于運輸和施工，提高工人的施工效率。

5、“揚博復(fù)合接地體”碳凝接地電極產(chǎn)品是新型復(fù)合材料，無污染，避免金屬材料的腐蝕，污染問題，適用于任何環(huán)境地點。

6、壽命長，可達到100年，免除了后續(xù)維護。

7、本產(chǎn)品經(jīng)過國家認證實驗室實驗檢測，由于采用非金屬材料，不含重金屬，從而降低了采購成本，節(jié)約了資源。

8、不具有強腐蝕性物質(zhì)。

9、電阻率低，極好的導(dǎo)電能力，具有很強的抗沖擊電流能力。

10、“揚博復(fù)合接地體”碳凝接地電極產(chǎn)品經(jīng)過國家絕緣子檢測中心實驗室和國網(wǎng)電科院試驗證明，本電極與銅金屬的測試值相比有更好的降阻效果。（0.67）

11、 316不銹鋼螺旋極芯設(shè)計，一方面能更好的適應(yīng)強酸強堿的土壤環(huán)境，不易被腐蝕，保證了長期有效的良好導(dǎo)電能力。另一方面也可增加了極芯與本體的握裹力，降低了接觸電阻。

益處：

1、用戶不用擔(dān)心地網(wǎng)工程質(zhì)量，可以為客戶提供更長的質(zhì)保期，而且不用去維護，從而降低后續(xù)成本。

2、方便快捷多樣性的連接方式，可以有效的節(jié)省人工成本和采購成本

3、由于“揚博復(fù)合接地體”的諸多優(yōu)點，高質(zhì)量的產(chǎn)品能使人身財產(chǎn)得到最大的安全保障！

4、降低客戶的運輸施工和采購的綜合成本，并大幅減少日后整改費用。

5、揚博復(fù)合接地體產(chǎn)品出色的環(huán)保特性提升了工程的特色水平。

三、設(shè)計依據(jù)及相關(guān)標(biāo)準

《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》        （GB/T 50057-2010）

《雷電電磁脈沖的防護第1部分》（GB/T 19271.1-2003）

《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范》 (GB 50169-2016)

《防止靜電事故通用導(dǎo)則》  （GB 12158-2006）

《雷電防護》               （GB/T 21714.1~4-2015/ IEC 62305-1~4-2010）              

《低壓電涌保護器(SPD)》   （GB/T 18802 / IEC 61643）

《計算機信息系統(tǒng)防雷保安器》              （GA 173-2002）

《計算機信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖安全防護規(guī)范》（GA 267-2000）

《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》                      （GB 50174-2017）

《計算機場地通用規(guī)范》                    （GB/T 2887-2011）

《計算站場地安全要求》                    （GB/T 9361-2011）

《雷電電磁脈沖的防護第2~4部分》（GB/T 19271.2~4-2005 / IEC TS 61312-1~4：1999）

《過電壓放電保護器》                             （VDE-0675）

《電磁兼容試驗和測量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗》 （GB/T 17626.5-2008）

《復(fù)合接地體技術(shù)條件》                           （GB/T 21698-2008）

《交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范》                   （ GB/T 50065-2011）

四、風(fēng)力發(fā)電風(fēng)機防雷接地施工方案

4.1方案設(shè)計

為了確保風(fēng)機內(nèi)的各種設(shè)備不受雷擊，必須要有一個穩(wěn)定，可靠的接地網(wǎng)，而風(fēng)力發(fā)電機組其接地電阻值要求是在4Ω以下，現(xiàn)場風(fēng)機施工地質(zhì)差，在做地網(wǎng)之前充分考慮到施作地區(qū)的土壤電阻率及地質(zhì)特征，根據(jù)現(xiàn)有的接地電阻數(shù)據(jù)，我們按現(xiàn)場實際情況，根據(jù)不同的接地電阻值分段來進行設(shè)計計算，碳凝接地電極的用量以計算公式中的數(shù)據(jù)為準,圍繞基礎(chǔ)的周圍做1-2圈，加適量放射線就可以有足夠的面積做一個有效，可靠的接地網(wǎng)。具體布置以圖紙為準。本案設(shè)計的是雷克石碳凝接地電極ES-M-450型，埋設(shè)方式可根據(jù)現(xiàn)場的實際情況做適當(dāng)調(diào)整。

4.2采用換土后雷克石使用數(shù)量的計算：

根據(jù)廣西電力2007年第3期發(fā)表的《基于回填土物理改良地網(wǎng)降阻技術(shù)——換土法接地電阻計算分析》文章對換土法的水平接地體接地電阻計算公式進行計算分析,得出換土后接地電阻最低可降為換土前接地電阻的17.56%,降阻效果非常明顯。根據(jù)以上學(xué)術(shù)經(jīng)驗，所以我們盡量采取大面積換土和鋪設(shè)降阻劑的方法爭取將該地區(qū)土壤電阻率最大限度的降低，以減少施工難度，降低施工成本。

接地網(wǎng)采用-60*6mm的鍍鋅扁鋼，垂直接地極為50*5鍍鋅角鋼10根，主地網(wǎng)埋深2.6米（凍土層以下）。主地網(wǎng)我們采用水平地網(wǎng)加設(shè)碳凝接地電極與垂直接地極配合的方法進行降阻，從而加大了接地體的面積，增加了故障電流的泄放通路。建議在風(fēng)機的水平連接線上左右間距5米加裝碳凝接地電極與垂直接地極，然后鋪設(shè)降阻劑并用電阻率低的好土進行回填并夯實。

因為風(fēng)機基礎(chǔ)在整個地網(wǎng)中也是參與降阻的，有一定的降阻效果，但本案設(shè)計中無法測量現(xiàn)場實際接地電阻值，因此將現(xiàn)場風(fēng)機基礎(chǔ)接地電阻設(shè)計值假設(shè)為16Ω，以此我們地網(wǎng)設(shè)計中碳凝接地電極的使用數(shù)量如下：

 計算公式：

本案主地網(wǎng)設(shè)計值小于4Ω，假設(shè)降阻后可達到3.8Ω，風(fēng)機基礎(chǔ)接地電阻設(shè)計值假設(shè)為16Ω，每臺風(fēng)機輔助8根50*5  L=3m的鍍鋅角鋼和2根50*5  L=6m的鍍鋅角鋼作為垂直接地極。

那么本案使用的 “揚博復(fù)合接地體”碳凝接地電極數(shù)量按以下來計算。

“揚博復(fù)合接地體”碳凝接地電極可采用下式作為接地電阻的計算公式：

ES-M-450型單塊的接地電阻:R=0.14ρ   （1）

Rn=R/n·η                           （2）

n= R/Ryd·η                         （3）

式中：

ρ-土壤電阻率（Ω·m）

R-單塊接地電極接地電阻（Ω）

Rn-兩塊以上接地電極地電阻（Ω）

Ryd-為標(biāo)準要求接地裝置應(yīng)滿足的接地電阻（Ω）

n-接地電極個數(shù)

η-接地電極調(diào)整系數(shù)，一般取值為0.7-0.9

對于不同土壤電阻率ρ（Ω·m），η的取值范圍：

ρ≥1000Ω·m   η=0.7

1000＞ρ≥500Ω·m   η=0.75

500＞ρ≥200Ω·m   η=0.8

ρ＜200Ω·m   η=0.85

垂直接地極按下式計算接地電阻：

【計算依據(jù)】

《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》第三版

【計算公式和過程】

【式中】

ρ：土壤電阻率  

垂直接地極類型：垂直角鋼接地極

l：垂直接地極長度

t：接地極埋設(shè)深度(t)  

b：角鋼接地極寬度(m)

h：角鋼接地極厚度(m)

（一）22、44、50、51、62、83號風(fēng)機視電阻率在700~1000Ω·m，設(shè)計按1000Ω·m取值計算：

3m單根垂直接地極根據(jù)計算公式計算得出：      = 318.46 (Ω)

使用8根后根據(jù)并聯(lián)電阻計算公式1/R并=1/R1+1/R2+1/R3計算可以得出：并聯(lián)后接地電阻為40Ω。

6m單根垂直接地極根據(jù)計算公式計算得出：      =187.19 (Ω)

使用2根后根據(jù)并聯(lián)電阻計算公式1/R并=1/R1+1/R2+1/R3計算可以得出：并聯(lián)后接地電阻為100Ω。

風(fēng)機基礎(chǔ)與垂直接地極并聯(lián)后，本案設(shè)計主地網(wǎng)接地電阻需要達到6.15Ω才能滿足設(shè)計要求，那么（本案主網(wǎng)需要揚博復(fù)合接地體接地電極ES-M-450型塊數(shù)）n= R/Ryd·η計算使用數(shù)量：0.14×1000Ω/6.15Ω=23塊?？紤]水平地網(wǎng)自身的降阻，本案不取碳凝接地電極的設(shè)計取值系數(shù)。

（二）11、15、16、18、、19、23、24、25、28、29、30、41、42、49、53、54、57、58、61、63、68、73、77、78號風(fēng)機視電阻率在1100~1500Ω·m，設(shè)計按1500Ω·m取值計算：

3m單根垂直接地極根據(jù)計算公式計算得出：       = 477.69 (Ω)

使用8根后根據(jù)并聯(lián)電阻計算公式1/R并=1/R1+1/R2+1/R3計算可以得出：并聯(lián)后接地電阻為59.88Ω。

6m單根垂直接地極根據(jù)計算公式計算得出：      =280.79 (Ω)

使用2根后根據(jù)并聯(lián)電阻計算公式1/R并=1/R1+1/R2+1/R3計算可以得出：并聯(lián)后接地電阻為142.86Ω。

風(fēng)機基礎(chǔ)與垂直接地極并聯(lián)后，本案設(shè)計主地網(wǎng)接地電阻需要達到5.75Ω才能滿足設(shè)計要求，那么（本案主網(wǎng)需要雷克石碳凝接地電極ES-M-450型塊數(shù)）n= R/Ryd·η計算使用數(shù)量：0.14×1500Ω/5.75Ω=37塊?？紤]水平地網(wǎng)自身的降阻，本案不取碳凝接地電極的設(shè)計取值系數(shù)。

（三）12、20、21、31、34、40、45、64、65、76、80、82、90號風(fēng)機視電阻率在1600~2000Ω·m，土壤電阻率按2000Ω·m，建議采取回填換土和鋪設(shè)降阻劑的方法進行降阻，降阻劑每基使用4t，回填時應(yīng)先回填一層電阻較低的細土，然后回填原土土壤并夯實，回填后可達到1500Ω·m土壤電阻率，碳凝接地電極的使用數(shù)量按項（二）中的計算數(shù)量為37塊，為保證降阻效果，提高泄流效率，建議使用接地電極數(shù)量為40塊。

（四）