要 華 林

(山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

1 工程概況

1.1 環(huán)境狀況

某電廠的平均高度是在30 m～150 m左右，南北長度總共約為30.8 km，東西長度總共約為12.3 km。在電廠內(nèi)部還有一座具有11萬V的升壓站，此升壓站中的電壓等級是110 kV，具有2×50 MVA的主變?nèi)萘?。而在實際的建設(shè)當(dāng)中要建設(shè)50臺、每臺有2 MW的風(fēng)機(jī)單機(jī)，而每一臺風(fēng)機(jī)中還都配有箱式變壓器1臺，在經(jīng)過四回35 kV的集體線路后送回升壓站。該風(fēng)電場地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要為：

地基中的巖土層分成兩個巖土等級。第一個等級是層灰?guī)r，其主要是由方解石和白云石所組成，它的形成經(jīng)歷是經(jīng)過了比較強(qiáng)的風(fēng)化，并且表層的0.3 m～0.5 m的覆蓋面已經(jīng)接近全被風(fēng)化的程度，此層的厚度，一般大約為0.4 m～2 m，部分的巖體性質(zhì)為灰?guī)r與砂巖同時存在。而另一個等級也是層灰?guī)r，也是由方解石與白云石作為主要成分，但這一等級的層灰?guī)r只是經(jīng)歷了中等程度的風(fēng)化，這一層級的層厚，大多數(shù)都會大于18 m，并且部分的巖土性質(zhì)為灰?guī)r，砂巖與頁巖同時存在。其主要位置一般都位于地下水中，位于恒定的水位中,深埋的深度一般都會大于5 m。

1.2 工程要求

對于大部分的風(fēng)電工程來說，主要分為五個部分，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)，升壓站，集電線路，建筑與交通。在這五個部分之中，有關(guān)于接地裝置施工的有升壓站，集電線路和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組三個部分，而在本工程之中，關(guān)于接地設(shè)置的相關(guān)設(shè)計要求是：在升壓站區(qū)域的地下設(shè)計一個主接地網(wǎng)，主要設(shè)計成為60×8鍍鋅扁鐵的水平接地，在地下深埋的程度要大于0.8 m。接地極使用長度為2.5 m的鍍鋅角鋼，其頂部要標(biāo)有-0.8 m埋設(shè)，整個場中一共要布置47根，而接地電極的電阻要小于0.643 Ω。而集電線路的工程一共含有線路鐵塔236基，鐵塔采用接地網(wǎng)的設(shè)計，有12根圓鋼在周圍敷設(shè)一圈并通過4根引線與鐵塔柱角相連，而接地的電阻要小于10 Ω。在風(fēng)機(jī)的區(qū)域之中，主要設(shè)計是地下主接地網(wǎng)與水平接地，其采用60×8的鍍鋅扁體與沿風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)與箱變周圍，深埋的程度都大于0.8 m；垂直有6根長度為2.5 m的熱鍍鋅角鋼為材料的接地體，其頂部要標(biāo)有高為0.8 m埋設(shè)，并要求其電阻小于4 Ω。

2 變配電接地裝置概述

2.1 相關(guān)概念

我們經(jīng)常說的變配電接地裝置就是以保護(hù)接地進(jìn)而開展的一系列工作。其中，包含了和接地有很大聯(lián)系的線路接地等等，這都從屬于變配電接地裝置需要保護(hù)的對象。在變配電中，我們在將電氣設(shè)備和一些相關(guān)聯(lián)的東西連接之后，能夠極大程度的保護(hù)我們的設(shè)備。所以，我們對于配電系統(tǒng)的分析一直在開展著，其中，變配電裝置質(zhì)量是否完善，運(yùn)行是否可靠，與保證變配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)有著非常之大的聯(lián)系，從出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行分析可知，還有變配電線路的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。再分析的透徹一些，就是一旦變配電裝置的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或者是不合格，那么將會使變配電系統(tǒng)的安全性得不到保障，如果有事故發(fā)生，那么所造成的后果將是極為可怕的。不僅是人員的安全，還有就是我們企業(yè)損失的經(jīng)濟(jì)效益也是巨大的。綜上所述，變配電裝置的質(zhì)量控制一直是我們所研究的方向之一。變配電系統(tǒng)能否穩(wěn)定的運(yùn)行，其穩(wěn)定性還有可靠性完全依賴于變配電裝置的質(zhì)量。

2.2 變配電接地裝置的保護(hù)性能

變配電接地裝置是以保護(hù)接地為基礎(chǔ)，其最為有用的一個作用就是保護(hù)接地。通過對變壓器的二次輸出端進(jìn)行依靠，然后運(yùn)用PE線還有零線的作用，對電氣設(shè)備還有變配電線路進(jìn)行有效的保護(hù)等等。

變配電裝置在進(jìn)行接地以后，相繼與變配電系統(tǒng)外部的設(shè)備設(shè)施進(jìn)行連接，全部的電力系統(tǒng)就能和大地之間形成一個通路，如此一來，就會極大程度的提升輸出供電質(zhì)量，這個是非常重要的。

高大建筑及空曠地區(qū)容易遭受雷擊災(zāi)害，風(fēng)力發(fā)電通常選址在丘陵或山脊上，遭受雷擊的概率非常大，所以，防雷、接地裝置的質(zhì)量尤為重要。從以往的經(jīng)驗看，即使采取雷電防護(hù)措施，也不可能完全避免遭受雷擊，所以，防雷接地的重點(diǎn)應(yīng)是如何在遭受雷擊時，迅速將雷電流引入大地，盡可能地減少由雷電倒入設(shè)備的電流，最大限度地保障設(shè)備和人員的安全，使風(fēng)電機(jī)組損失降到最小的程度。綜上分析得出：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接地的質(zhì)量，對于風(fēng)機(jī)防雷具有非常重要的意義。

3 施工難點(diǎn)與解決方法

3.1 施工難點(diǎn)

對于此工程來說是屬于山地風(fēng)電的范圍，巖土比例極為不平衡，經(jīng)常會有爆破回填現(xiàn)象，而在回填之中又不可避免的會有許多的碎石塊。在施工過程中對地質(zhì)質(zhì)量的復(fù)核來看，周圍接地體的孔深深度已經(jīng)達(dá)到了層巖灰層，再根據(jù)相應(yīng)的圖紙中所述的要求進(jìn)行施工，要在接地體的周圍進(jìn)行降阻劑的灌注，然后用凈土來回填。經(jīng)過對初期施工檢驗批用接地的電阻進(jìn)行測試，得出接地電阻值為1.12 Ω左右，還達(dá)不到我們所需要的程度。工程中還有50臺風(fēng)機(jī)以及大多數(shù)的線路鐵塔都在山上建設(shè)，大多數(shù)的基座都是由石頭以及少量的土構(gòu)成。在其施工完畢之后對其進(jìn)行測試，在風(fēng)機(jī)區(qū)域部分中的接地電阻值只有很少的一些符合要求，大部分的數(shù)據(jù)都在4 Ω～10 Ω之間，更有一部分超過了十幾歐姆。在機(jī)電線路的鐵塔中也大約有一半符合了相關(guān)要求，其接地的電阻值一般都在20 Ω以下，第二回路的有十幾基都在山腰的區(qū)域中，鐵塔中的接地電阻值明顯偏高，甚至有些已經(jīng)達(dá)到了50 Ω。根據(jù)對接地電阻測試所得出的報告來看，風(fēng)機(jī)以及線路鐵塔部分地區(qū)的接地電阻其數(shù)值與其所處的環(huán)境以及地質(zhì)條件有很重要的關(guān)系，對這些來說植被以及土層對電阻值的影響比較明顯，尤其是在植被及土層較厚的地區(qū)，必須進(jìn)行施工中的優(yōu)化，才能解決接地電阻不達(dá)標(biāo)的問題。

3.2 解決方法

對風(fēng)場地區(qū)進(jìn)行研究，為了達(dá)到降低其接地電阻的目的，經(jīng)相關(guān)人員制定方案后，初期準(zhǔn)備采用新型的離子接地體，但因為其造價高于市場的平均標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)主考慮到節(jié)省成本，所以考慮增加接地模塊伴隨其他措施來加以解決。具體效果如下：

升壓站區(qū)域，一共埋下了大約有30組石墨的接地模塊，此接地模塊形狀為方形，大小為50 cm×60 cm。此30組接地模塊分為三列，其中每一列包含有10組，用60×8的鍍鋅扁鋼將其連接一起后與主接地網(wǎng)并聯(lián)，而在接地模塊周圍的開挖，嚴(yán)格用凈土回填。而在施工完畢之后經(jīng)過測試，可得接地的電阻值為0.99 Ω左右，相對于之前來說已降低了11%，但降阻的效果不是很理想。所以為了達(dá)到更進(jìn)一步降低其接地電阻阻值的目的，在經(jīng)過了許多方面討論之后決定，可采用機(jī)械打井的方法。機(jī)械打井可使井深約50 m，深至地下的含水層中，在此之后埋設(shè)2根垂直的鍍鋅鋼管，再經(jīng)過60×8的鍍鋅扁鋼與主接地網(wǎng)相連，一共需打井兩眼，再灌入降阻劑2 t。此時施工結(jié)束之后對其進(jìn)行測試，可得出接地的電阻值約為0.125 Ω，與之前相比降低了84%，此降阻效果已經(jīng)達(dá)到了當(dāng)下的要求，也已經(jīng)滿足了相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范。

大部分風(fēng)機(jī)以及集電線路的施工都在山腰或山頂，對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件進(jìn)行檢測以及研討后可采取以下的解決方案。首先，對于接地的電阻不滿足要求的風(fēng)機(jī)及線路以加裝接地模塊為主。對于接地模塊以初始電阻率的高低確定數(shù)量，通過施工還達(dá)不到，再次增加接地模塊，直到接地電阻達(dá)到要求為止。接地模塊在敷設(shè)過程中，且確保離子緩釋劑至坑底部，包裹接地模塊的端部，先在坑底部鋪上約10 cm的細(xì)土，模塊連接完好以后再回填細(xì)土夯實。

在施工中，為進(jìn)一步避免接地模塊的成本投入，我們將接地電網(wǎng)向外進(jìn)行了延伸，并且在某些條件允許的地區(qū)要向農(nóng)田部分地區(qū)延伸。還有，在部分風(fēng)機(jī)區(qū)域內(nèi)的接地網(wǎng)與相距最近線路的接地網(wǎng)互相連接，就相當(dāng)于風(fēng)機(jī)與線路接地網(wǎng)形成了一個整體。施工完畢之后對其進(jìn)行測試，可得知此地區(qū)降阻的效果十分明顯。風(fēng)機(jī)與線路鐵塔地區(qū)的接地電阻大多都能滿足相應(yīng)的要求以及規(guī)定。

4 結(jié)語

通過上文的分析與研究可知，在我國的絕大部分風(fēng)電工程來說，都面臨土壤電阻率高、接地土質(zhì)條件差的問題，直接影響對雷電流的散流。以本工程為例，升壓站位置相對固定，電阻值的保證、施工成本的控制相對容易些，而在山腰、山頂施工的風(fēng)機(jī)、線路的接地裝置就要因環(huán)境而定，接地施工的不確定性是非常大的，困難度也非常高，正因為如此，接地網(wǎng)的設(shè)計以及施工當(dāng)中的二次設(shè)計顯得尤為重要，此篇文章針對風(fēng)電場接地裝置施工遇到的問題，分析出的相關(guān)解決措施，希望能為同行們在工作中提供參考，并希望一起交流。