对云南风力发电风机接地的探析与思考

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1、对云南风力发电风机接地的探析与思考【摘要】:风力发电是借助风能动力来发电的。随着风力发电技术的日益成熟，风力发电技术对系统的可靠性、安全性有很高的要求，风力发电系统的防雷接地工作直接关系到风力发电机可靠、安全运行的一个因素。本文结合云南风力发电场通常选址在山脊上，处于旷野开阔地，土壤电阻率高，接地土质条件较差，这样的土壤环境如何采取有效的进行防雷接地，探析雷击的原因，目前需思考的问题做了系统阐述。【关键词】风电防雷接地探析与思考近年来，云南利用高原山区丰富的风能资源，大力开发风电项目,全省风电装机容量已达87万千瓦，今年将突破100万千瓦，然而，不少风机遭到了

2、雷击，影响了运行，且云南风力发电场通常选址在山脊上，非常不利于降低接地电阻值，直接影响对雷电流的散流击，已成为自然界中对风力发电机组安全运行危害最大的自然灾害，因此，做好风力发电机组件防雷是极为重要的。一、风力发电机组件被雷击的原因风遭受的雷击有两种：直击雷和非直击雷。风力发电机组是否避免雷击，有两个因素：一种是将雷电流引入大地，另一种是采取有效的防雷措施，如果能做好这两点，就可以降低雷电损坏风电机组。风机自身的特殊性决定了风力发电机组的防雷不同于其它建筑物的防雷，暴露在外的由复合材料所制成风机叶片和引擎盖不能承受直接雷击或传导雷电电流；叶片和引擎盖在旋转，雷

3、电流必须通过风力发电机组件传导至地面，雷电流会直接或间接的通过几乎所有的风力发电机的组件；风电机组需要解决叶片、轴承、轮毂、齿轮箱、传动装置、发电机、电气和控制系统的雷电保护，直击雷是造成风电机组结构件损坏的主要因素，非直击雷针对风机的电气装置产生破坏作用，但遭受雷电的电气设备都与风机的接地系统有关。发生雷击时，雷电总选择电阻小的路径传导，如果能保证风机传导雷电流通道阻抗足够低，连通导线有足够的导电截面及良好的导电性，就可以很快的将雷电流安全的引入大地，使风电机组免受雷电破坏，要使风机雷击损失降到最少，那么，建立低阻抗的泄流通道很关键，它能迅速将雷电引入大地，

4、尽可能减少雷电流导入设备的保证。要想达到较好的防雷效果，要求接地电阻越小越好，这样就必须将风场内所有风机基础钢筋和地网间利用导电截面积足够的金属导体连接为一体，形成可靠的低电阻地网。二、云南风力发电风机接地云南风电机组选点和设置多在丘陵、山脊上，大多数风力发电机位于空旷地带，较孤立，风机的高度加上所处特殊的环境，这种地区正是雷电多发区，且土壤电阻率极高，随着现代科学技术的迅猛发展,风力发电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多能量，轮毂高度和叶轮直径随着增高，相对的也增加了被雷击的风险，大多风机主体高度约80米，叶片长度约40米，即风机最高点高度约为120米，造

5、成风力发电机在雷雨天气时极易遭受直击雷。为使风机将雷电泄放到大地，每个风机都必须设置自己的低阻抗接地系统，并与整个风场的接地系统相连接，形成一个巨大的地网。但实际情况是：很多风场的风机接地系统的设计，只采用其本身的钢筋混凝土基础做接地体，并未沿着基础另外做环形接地网。一个比较有效的风机接地，应将塔基钢筋混凝土与其外围的环形接地网相连，并通过电缆沟与整个风场的接地系统相连。如上图：一般每个风机环形地网的附加的接地应不少于两个，至于环形接地网采取水平接地体还是垂直接地体，要根据风场的土壤实际情况来确定。水平接地体适合：当土壤电阻率不随土壤深度减小而减小的；垂直接地

6、体：当土壤电阻率随土壤深度减小而减小的。当风机遭受雷击时，强大的高频雷电流由风机叶片前端的接闪器经引下线（金属塔筒），通过地网迅速泄入大地，其过程只有十几至几十微秒。在如此短暂的时间内，要将高频、高压电荷通过接地体引入大地，风机防雷地网必须具备散流通道电阻小，散流时限要求高的特点。换句话说，即使地网电阻值很小符合要求，但对地通道（引下线）阻抗较大，也是不能尽快将接闪的雷电流泄放到大地，依然无法对风机设备起到有效的防护作用。在实施接地工程前，我们一定要检查引下线是否贯通，金属导线的截面积是否满足热稳定要求。由于大多数情况风机都是利用金属塔筒作为引下的，要特别注意

7、塔筒法兰跨接铜编织线的连接，叶片接闪器到轮毂引出线的接触电阻和线径，各电控柜电涌保护器的接地等。要确保机舱到大地的金属导线的贯通。通常越有效的防雷系统引下线的直径越大，交叉点的间距越小，分流效率越高。如果引下线的贯通有问题，将直接影响雷电流的泄流，由雷电流产生的热能和电磁能将会引起叶片和电气系统受到不同程度的破坏。因此我们不能单纯注意接地电阻的大小，而忽略引下线的贯通和等电位连接。三、风机接地的思考丘陵和山脊的土壤导电性能相对较差，风电机组的接地是需要认真解决的问题，如下问题有待思考，逐步完善。1、由于目前风力发电机组的接地没有相应的国家标准和行业标准，有的参

8、照行业标准、有的参照企业标准，没有针对