风力发电机组接地电阻值计算

风力发电机组接地电阻值计算

0风电场接地电阻计算江西老爷庙风电站位于江西省杜昌县多宝市赣阳湖岸。该风速主要分为沙地和天然地基。据勘测,风电场风机布置处土壤电阻率在2500~5000Ω·m,风电场升压站土壤电阻率约3000Ω·m。由于本风电场的土壤电阻率极高,采用普通的单一接地方法,无法满足接地要求。需要采用几种方法复合接地才能使接地电阻到达要求值。风力发电机组接地装置是否符合规程,主要指标为接地电阻是否满足设计规范的要求。本工程接地网接地电阻计算依据《电力工程电气设计手册1》及《交流电气装置的接地》(DL/T620-1997)。1基于33kv集电线路江西老爷庙风电场本期建设规模为33台风机,单机容量为1500kW,共49.5MW。发电机采用一机一变的单元接线,发电机出口经电缆接至升压变压器低压侧,升压至35kV后经35kV集电线路引至风电场内110kV老爷庙升压站。本期风电场内共设5回35kV集电线路,每回35kV集电线路汇集7~8台升压变。风电场内110kV升压站本期设一台容量为63MVA的双卷有载调压主变压器,采用变压器线路组接线送出至110kV新桥变电所。2风电站压站接地电阻的等效值和处理方法2.1事故接地短路电流当在电厂、所内发生接地短路时,根据《电力工程设计手册1》,流经接地装置的电流可按下式计算:其中Imax:接地短路时的最大短路电流,本工程为10.2kA。Iz:发生最大接地短路电流时,流经发电厂、变电所接地中性点的最大接地短路电流,本工程为7.6kA。Kf1为厂内短路时避雷线的工频分流系数,本工程取0.1。接地规范中要求R≤2000/I≈2000/2340=0.85(Ω)2.2小接地网规划复合式接地网:本工程总的地网面积SΣ=8925,土壤电阻率ρ=3000Ω·m,接地深井:Φ300,20m/根,10口。取d=0.1初步估计全厂总接地电阻(以实测为准):R=7.67Ω,经实际测量为R为7.8Ω。因为升压站接地网的面积已经固定,所以必须考虑在升压站附加的多宝水库边敷设一个小接地网络,其接地电阻不大于0.95Ω,方能满足接地规范的要求。水库中的小接地网示意图如下:水库中小接地网注意事项:1)多宝水库的小主接地网采用60×8mm镀锌扁钢,设置30×30m的均压网格,埋设深度为水库底-0.5m,放置在水库底层,依照地形放置,在地网外缘各角倒圆弧,半径不小于5m。2)在网格接点上设置垂直接地极,垂直接地体采用Φ60mm镀锌钢管,管壁厚度为3.5mm。3)接地体之间连接采用可靠电焊焊接,焊接点必须牢固,无虚焊、脱焊、漏焊等现象,并在焊接点涂2mm厚沥青防锈漆防腐。采用风电场升压站接地电阻计算方法,可以得到小地网的接地电阻约为0.9Ω,施工完成后,实际测量值为0.92Ω,然后通过2条长约100m的镀锌扁铁与升压站接地网相连,小接地网与升压站接地网相连后,电阻值为0.82Ω,小于0.85Ω,满足接地要求。3表中式机之间的间距值和处理方法3.1接地装置尺寸设计参考中国船级社《风力发电机组规范》第10.3.1.5条规定“为了将雷电流散入大地而不会产生危险的过电压,应注意接地装置的形状和尺寸设计,并应有低的接地电阻,其工频接地电阻一般应小于4Ω,在土壤电阻率很大的地方可放宽到10Ω。”而各大风机厂家对风力发电机组接地系统也有各自的要求。本工程参考《风力发电机组规范》中的电阻值。3.2风机基础结构江西老爷庙风电场具有装机容量大,机组分散等特点。设计中根据不同的地质条件采用不同的接地方法,使接地电阻到达规范要求值。风机基础主要分为两种情况:沙地和天然地基。对于沙地基础,设计中主要采用水平接地体和垂直接地体外加少量降阻剂相结合的方法。对于天然地基,主要采取了水平接地体和接地模块相结合的方法。充分利用了风机的基础,在互成1200管桩中敷设3根垂直接地极并引出与风机主接地网相连。3.2.1接地浅4.0复合式接地网:风机接地网面积SΣ=2600,土壤电阻率ρ=5000Ω.m,接地深井:Φ100镀锌钢管,10m/根,10口。取ρ=5000Ω·m,d=0.1初步估计全厂总接地电阻:所以R=25Ω,经实际测量为25.5Ω。3.2.2中性机接地电阻的确定天然地基因为垂直接地体难于往深度方向发展,所以采用水平接地体和接地模块相结合,并且在水平接地体周围敷设降阻剂的方法。同时充分利用了风机的基础,在互成1200管桩中敷设3根垂直接地极并引出与风机主接地网相连。因为接地模块至今尚无成熟的计算方法,只能通过实际测量得到接地电阻值。由上面的计算结果可以看出:风机的接地电阻还是不能满足工频接地电阻的要求,当采用2~4根长度为60~80m的镀锌扁钢外延后,单机接地电阻仍然大于4Ω。选择地理位置相对接近的风机地网相连以达到降低接地电阻的效果:本工程33台1500kW风机地网分成5个片区进行互联,片区内风机的距离都在500m以内,各局部大接地网连接完成后,检测接地电阻,5个片区接地电阻均小于4Ω。4滩、沙风电场的接地方法为4.1接地材料的选用风力发电机组接地装置材料一般选用结构钢制成,如果土壤电阻率较高,可以采取特殊措施,使用特殊接地装置材料,如镀铜接地棒、长效防腐降阻剂、低电阻接地模块等。选用时须对材料进行检查,防止厚薄或粗细不均匀等现象。垂直安装的接地体通常用角钢或钢管制成,虽然角钢制成的接地体施工难度小、成本低,但在散流效果方面比钢管差一点,对土壤电阻率较高的地区,现场安装一般采用钢管,并从防腐角度和增加使用年限考虑。4.2减少台风机组接地安装和接地电阻技术措施4.2.1粘土或处理这种方法是采用电阻率较低的土壤(如粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤,置换范围在接地体周围0.5m以内。这种方法可用在多岩石的地区,如高山、坡地等,但这种取土置换方法对人力和费用都消耗较大。4.2.2提高接地体土壤导电性在接地体周围土壤中加入化学物,如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等,提高接地体周围土壤的导电性。这种方法虽然工程造价较低且效果明显,但土壤经人工处理后,会降低接地的热稳定性、加速接地体的腐蚀、减少接地体的使用年限。4.2.3深埋接地在不能用增大接地网水平尺寸的方法来降低流散电阻的情况下,如果周围土壤电阻率不均匀,地下深处的土壤或水的电阻率较低时,可采取深埋接地极来降低接地电阻值,这种方法对含砂土壤最有效。4.2.4使用抗阻剂降阻剂具有导电性能良好的强电解质和水分,这些强电解质和水分被网状胶体所包围,因而能长期良好的导电作用。4.2.5长度对接地电阻的影响工程实际运用中,经过分析结果表明,当水平接地体长度增大时,电感的影响随之增大,从而使冲击系数增大,当接地体达到一定长度后,再增加其长度,冲击接地电阻也不再下降。接地体的有效长度如表1所示。5接地体及场地本工程的风机接地,因为土壤电阻率极高,大部分风机基础的土壤电阻率都在3000Ω·m以上,所以每台风机的地网都采用了伸长水平接地体的方法。本工程接地装置材料采用50×6mm镀锌扁钢,接地极采用Φ16mm镀铜接地棒。单