湖南省郴州市仰天湖风电场22台风机 及升压站接地降阻改造工程

 

设 计 方 案

一、项目说明

根据湖南省郴州市仰天湖风电场业主提供的资料：湖南省郴州市仰天湖风电场风机22台，风机接地电阻要求R≤4Ω，升压站接地电阻要求R≤0.91Ω，风电场施工完毕后风机及升压站接地电阻均未达到设计要求。

应业主的委托，我公司对该风电场做出风机接地电阻R≤4Ω、升压站接地电阻R≤0.91Ω的接地降阻改造设计方案。

二、设计依据

（1）、根据业主提供资料

（2）、GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》

三、风电场风机土壤电阻率

序号	风机号	土壤电阻率(Ω•m)	序号	风机号	土壤电阻率(Ω•m)
1	1#	3045.8	13	13#	7850.0
2	2#	5338	14	14#	8038.3
3	3#	7787.2	15	15#	8462.4
4	4#	5338	16	16#	10393.4
5	5#	9828.2	17	17#	9294.4
6	6#	7065	18	18#	8980.4
7	7#	7032.05	19	19#	9608.4
8	8#	2386.4	20	20#	10048
9	9#	10864.4	21	21#	9577
10	10#	10801.4	22	22#	9420
11	11#	2449.2	23	升压站	1899.7
12	12#	1727.0

四、设计方案

1、单台风力发电机基础接地网设计

（1）单台风电机接地装置采用以风机中心为圆心设置环形水平接地带，圆环半径为18m，共1圈。

（2）从风机中心向外敷设数根水平接地扁钢与环形水平接地扁钢相交，水平接地扁钢敷设深度不小于0.5m。在辐射水平接地扁钢与环形水平接地扁钢交点处设置垂直接地极，垂直接地极长1.5m，与水平接地扁钢焊接。垂直接地极相互间距必须大于6m。

（3）在该均压环上打入L50×50×5×1500的热镀锌角钢，共10根(局部遇到岩石处，以打到岩石为止)。

（4）结合现场地形情况，在征地范围内，敷设数根外延接地线。相应数量的LS-AG电解地极均匀焊接在外延接地线上。如下示意图所示：

 

 

通过计算，在基础接地网的最外缘水平接地体或延长的接地线处埋设电解地极以降低接地电阻。

风机基础接地网的主要降阻措施为电解地极方式，环形水平接地扁钢及辐射水平接地扁钢主要起联接和均压作用，而扩散雷电流的任务主要由垂直接地极完成。

2、单台风力发电机基础接地网降阻设计

根据公式

其中：

R₀为地网基础接地原电阻值

S为地网面积

ρ为土壤电阻率

计算出基础地网接地电阻值。

当接地电阻值≤4Ω时，接地电阻合格。

当接地电阻值＞4Ω时，则采用半球接地原理的方法，在接地网的外圈外延均匀布设LS-AG电解地极，通过电解质向地表深层和四周的泄放，就可将四周大范围内的土壤进行改善，极大的降低了这一范围内的土壤电阻率，这样使得基础地网的接地电阻大幅度下降。

在风机基础地网外圈分别向四周外延地网，即外延接地线，在埋设接地线路径上相隔一定的距离分别放置LS-AG电解地极，这时电解溶液向四周渗透，就可将基础四周大范围内的土壤进行改善，极大的降低了这一范围内的土壤电阻率，这样使得基础地网的接地电阻大幅度下降。所以，对于这样高土壤电阻率的风机基础，根据我们长期的施工经验值和理论计算值，我们设计向外辐射接地线和埋设离子电解地极方式来进行降低接地电阻值。

电解地极可向四周及纵深方向渗透电解质，采用电解地极替代降阻剂降低土壤电阻率的办法，即可克服降阻剂存在的腐蚀性大，污染水源，电阻不稳定，易随天气干燥而上升，寿命短的缺点。

3、电解地极使用计算值

为使接地装置的接地电阻长期处于一种稳定、低阻的良好状态。结合我公司LS-AG电解地极的实验参数，以及风电场的实际情况及土壤、环境等情况，接地电阻降到要求值以下，我公司设计采用LS-AG电解地极作为接地网的主要降阻设备。

所用地极数量按以下公式计算

从基础地网接地电阻值降到4欧姆所需要的电解地极数量：

公式：其中：

R 为地网设计接地电阻；

R₀为原地网接地电阻；

ρ为土壤电阻率；

k为系数

当：    ρ＜200Ω.m，k取3

200≤ρ＜500Ω.m，k取4

500≤ρ＜1000Ω.m，k取4.5

ρ≥1000Ω.m，k取5

LS-AG电解地极套数根据：

即可计算出不同土壤电阻率的风电场所需要电解地极数量。

五、相应风机接地具体计算

选取3组风机作为典型计算：

1、1＃风机的计算

该风机土壤电阻率为ρ=3045.8Ω.m

（1）根据公式

其中：S为风机基础地网面积：S=πr²=3.14×18² =1017.36 (㎡)

R₀为基础接地网电阻值

ρ为土壤电阻率

 

=47.7(Ω)

可知，该风机接地电阻R₀=47.7Ω,大于4Ω,不符合接地电阻要求，需要采用电解地极进行降阻。

（2）根据使用电解地极数量计算公式：

=13(套)

即：需要采用13套LS-AG电解地极进行降阻。

2、6＃风机的计算

该风机土壤电阻率为ρ=7065Ω.m

（1）根据公式

其中：S为风机基础地网面积：S=πr²=3.14×18² =1017.36 (㎡)

R₀为基础接地网电阻值

ρ为土壤电阻率

 

=110.7 (Ω)

可知，该风机接地电阻R₀=110.7Ω,大于4Ω,不符合接地电阻要求，需要采用电解地极进行降阻。

（2）根据使用电解地极数量计算公式：

=29(套)

即：需要采用29套LS-AG电解地极进行降阻。

3、22＃风机的计算

该风机土壤电阻率为ρ=9420Ω.m

（1）根据公式

其中：S为风机基础地网面积：S=πr²=3.14×18² =1017.36 (㎡)

R₀为基础接地网电阻值

ρ为土壤电阻率

 

=147.6(Ω)

可知，该风机接地电阻R₀=147.6Ω,大于4Ω,不符合接地电阻要求，需要采用电解地极进行降阻。

（2）根据使用电解地极数量计算公式：

=38(套)

即：需要采用38套LS-AG电解地极进行降阻。

六、升压站接地降阻方案

升压站现场平均土壤电阻率为1899.7Ω•m，接地电阻要求R≤0.91Ω。

该升压站接地电阻R₀=2Ω,大于0.91Ω,不符合接地电阻要求，需要采用电解地极进行降阻。

（1）根据使用电解地极数量计算公式：

=27(套)

即：需要采用27套LS-AG电解地极进行降阻。

设计在升压站基础地网向外敷设4个方向共1500m的水平接地体（-50×5热镀锌扁钢），在新增水平接地体间隔约10米打入一根垂直接地体（L50×5×1500热镀锌角钢），并在埋设接地线路径上相隔一定的距离分别埋设电解地极。

工程材料表

序号	风机序号	土壤电阻率 (Ω.m)	LS-AGb电解 地极(套)	-50×5 热镀锌扁钢(m)	50×5×2500 热镀锌角钢(根)
1	1#	3045.8	13	300	10
2	2#	5338	22	450	10
3	3#	7787.2	32	500	10
4	4#	5338	22	450	10
5	5#	9828.2	40	600	10
6	6#	7065	29	500	10
7	7#	7032.05	29	500	10
8	8#	2386.4	10	300	10
9	9#	10864.4	44	600	10
10	10#	10801.4	44	600	10
11	11#	2449.2	10	300	10
12	12#	1727.0	7	300	10
13	13#	7850.0	32	550	10
14	14#	8038.3	33	550	10
15	15#	8462.4	34	550	10
16	16#	10393.4	42	600	10
17	17#	9294.4	38	550	10
18	18#	8980.4	36	550	10
19	19#	9608.4	39	550	10
20	20#	10048	41	600	10
21	21#	9577	39	550	10
22	22#	9420	38	550	10
23	升压站	1899.7	27	1500	100
合计			701	12500	320

七、降产品阻LS-AG电解地极说明

LS-AG电解地极是我公司采用世界上最先进电解接地系统技术和本公司的专利技术而成，该技术及产品能在任何土壤条件下向地表纵深方向降低土壤接地电阻率，从而达到良好的接地效果，使用本产品将最大限度地降低接地电阻值。

LS-AG电解地极是由直径ф63mm, 长 1m 的铜管组成 , 共有12个呼吸排泄孔。铜管内填充无毒化合物晶体，埋于地下 70cm ～ 80cm 后，呼吸孔吸收土壤中的水份，使电解地极中的化学晶体变为电解溶液，从该孔排出，这些溶液在特殊回填土的吸取作用下，均匀的流入土壤，在土壤中形成了成片导电良好的电解离子土壤。特别是在（岩）石头上，土壤少的地区，电解液可向（岩）石山纵深方向渗透，使原来导电率极差的高山地质结构。形成了一个良好的电解质均压等电位导电通道，大大的降低原土壤中的接地土壤电阻率，最大程度地减少了接地极与周围土壤的电阻率。DK-AG 电解地极具有接地电阻随时间增长而阻值降低的特点，效果明显，施工简单，占地面积少，有效期长达几十年以上。

八、验收

1、验收方法：按照GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》验收标准验收；

2、验收过程：由业主组织有关方面验收，验收费用由业主另行支付。

 

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