高土壤电阻率山地风电工程接地装置施工探讨

涂 晓

(江苏省宏源电力建设监理有限公司，江苏 南京 210024)

高土壤电阻率山地风电工程接地装置施工探讨

涂 晓

(江苏省宏源电力建设监理有限公司，江苏 南京 210024)

结合某风电场工程的实际情况，提出了该风电工程中接地布置的设计要求，并针对接地装置的施工难点提出了具体的解决措施，有利于保证接地装置的施工质量，维护电力系统的稳定运行。

风电场，接地装置，电阻率，土壤

近年来我国风电产业飞速发展，风电装机容量不断提升，经过多年的大规模建设，沿海及“三北”等地理条件相对优越地区风电开发已趋于饱和，逐渐转向内陆、山地丘陵等地区。相对而言，该类地区地质条件不甚理想，给风电场建设过程中接地装置施工带来不小挑战。本文通过中电投徐州贾汪风电场接地装置施工过程中经验总结，探讨切实可行的降阻措施。

1 工程概况

1.1 地理条件

该风电场位于江苏徐州贾汪区，场址内海拔高度在30 m～150 m，场址南北长约13.8 km，东西宽约12.3 km。风电场内建设110 kV升压站一座，电压等级110 kV/35 kV，主变容量80 MVA，实际建设38台单机容量为2 MW风机，每台风机配置箱式变压器1台，经4回35 kV集电线路送至升压站。

根据工程地质勘探结果，地基岩土自上而下划分为2个岩土体单元，分述如下：

场址区域地下水稳定水位埋深一般大于5.00 m。

1.2 设计要求

风电工程一般划分为风力发电机组、升压站、集电线路、建筑、交通五个单位工程，其中涉及接地装置施工的有升压站、集电线路及风力发电机组三个单位工程，本工程中接地布置设计如下：

升压站区域地下主接地网设计为水平接地体采用-60×8镀锌扁铁，敷设成约8 m×8 m网格，埋设深度大于0.8 m；垂直接地极采用L=2.5 m镀锌角钢，顶部标高-0.8 m埋设，全厂共布置47根，接地电阻值要求不大于0.463 Ω。

集电线路工程共包含线路铁塔167基，铁塔接地网设计采用φ12圆钢沿基础周围敷设一圈并通过4根引上线与铁塔柱脚相连，接地电阻值要求不大于10 Ω。

风机区域地下主接地网设计为水平接地体采用-60×8镀锌扁铁沿风机基础与箱变基础周围敷设，埋设深度大于0.8 m；垂直接地体为6根L=2.5 m热镀锌角钢，顶部标高-0.8 m埋设，接地电阻值要求不大于4 Ω。

2 接地装置施工难点及采取措施

2.1 施工难点

本工程属于山地风电，升压站地处山脚，场址经爆破回填而来，回填土中碎石块较多，且根据地质勘探结果，垂直接地体钻孔深度已到达层灰岩层。根据设计图纸要求施工，并在接地体周围灌注降阻剂后以净土回填，施工完毕后经接地电阻测试，接地电阻值为1.12 Ω，无法满足要求。

本工程38台风机及绝大多数线路铁塔布置在山上，多石少土，施工完毕后经测试，风机区域接地电阻值少数符合设计要求，一般在4 Ω～10 Ω间，部分超过十几欧姆；集电线路铁塔接地约半数符合要求，接地电阻值一般在20 Ω以内，但第二回路有十几基及部分位于半山腰区域，铁塔接地电阻值明显偏高，甚至达到50 Ω。根据接地电阻测试报告，风机及线路铁塔接地电阻值与所处区域地质条件密切相关，植被、土层较厚区域接地电阻值明显表现较好。

2.2 采取措施

针对升压站区域，为降低接地电阻，设计院初步建议采用新型离子接地体，但考虑到采取造价较高且施工单位无相关施工经验，因此采取在室外110 kV配电装置区域增加接地模块方式，共埋设石墨接地模块(方形，500 mm×600 mm)30组，分3列布置，每列10组，以-60×8镀锌扁钢连接后并联至主接地网，共使用镀锌扁钢90 m，接地模块周围开挖后以净土回填，回填土共计120 m3。施工完毕后经测试，接地电阻为0.99 Ω，降低11%，降阻效果不理想。为进一步降低接地电阻，经各方讨论后采取机械打井约50 m深至地下含水层，垂直埋设两根热镀锌钢管，通过-60×8镀锌扁钢与主接地网相连，共打井2眼，并灌注降阻剂共2 t。施工完毕后经测试，接地电阻值为0.16 Ω，降低84%，降阻效果非常理想，满足设计及规范要求。

针对风机及集电线路部分，经分析并参照当地地质条件后，采取措施如下：1)对接地电阻不满足要求的风机区域加装接地模块；2)线路区域增加接地模块，部分将接地网向外延伸，条件允许地区尽量向农田延伸；3)将风机区域接地网与距离风机最近线路铁塔接地网连接，因线路基础接地已与铁塔相连，各铁塔又通过顶端避雷线连接，相当于风机与线路接地网形成整体；4)接地体上浇筑降阻剂。施工完毕后经测试，降阻效果较为明显，风机与线路铁塔接地电阻基本能满足设计及规范要求，对于极少数采取降阻措施后仍无明显效果的根据规范要求敷设放射形接地极向外延伸。

3 结语

在高土壤电阻率地区，在接地电阻值很难达到要求时，一般可采取的降阻措施包括：敷设引外接地网或向外延伸接地体至附近有较低电阻率的土壤，采用井式或深钻式深埋接地体至地下较深处的土壤电阻率较低区域，填充电阻率较低的物质或灌注降阻剂以改善土壤传导性能，敷设水下接地网并采用不少于2根导体在不同地点与接地网连接，采用电解离子接地极等新型接地装置，采用多层接地措施[1]等。

在本工程中，对于升压站区域，场址原始地貌以岩石为主，土壤电阻率较高，原始设计方案是在站内封闭区域内敷设接地网，尽管采取接地体周围灌注降阻剂并回填净土等措施，但未根本改变站内总体土壤电阻率较高的事实，因此降阻效果不明显，如若全厂换土成本较高，且限于当地地质条件取土不便。而采用机械打井至地下含水层的方式，一方面引入土壤深处低电位，另一方面利用土壤深处含水层电阻率较低，大幅提高电流的散流能力，因此降阻效果非常明显。相比较将接地网延伸至附近农田的方式，站内打井施工方便、工程量较小且便于日后维护。

对于风机与集电线路部分，针对各地区地质条件情况分别采取增加接地模块、灌注降阻剂以及将向外延伸接地体等措施，均能在一定程度上降低接地电阻值。同时将风机与线路接地网连接为整体，扩大接地网面积，对降低整体电阻值大有裨益。在机组投入运行一年后选取了比较具有典型性的线路转角塔以及与风力发电机组直接相连的终端塔接地电阻进行测试，共测试了约40基，基本均能满足设计要求，证明所采取的降阻措施有效可行。

本工程中综合采用向外延伸接地体至附近有较低电阻率的土壤，采用井式接地体至地下较深处的土壤电阻率较低区域，灌注降阻剂以改善土壤传导性能等措施，最终测试结果表明降阻措施有效、效果明显，对机组投入运行后各项设备稳定运行提供了坚强的保障。在高土壤电阻率地区接地装置施工前，应充分认识到可能遇到的施工难点，提前分析策划，施工过程中积累总结经验，灵活运用各种降阻措施，切实保证接地装置施工质量。

[1] GB 50169—2006，电气装置安装工程 接地装置施工及验收规范[S].

Abstract: Combining with the fact at some wind power project, the paper points out the design requirements for the grounding allocation of the wind power projects, and points out the solutions according to the construction difficulties of the grounding equipment, so as to ensure the construction quality of the equipment, and maintain the stable operation of the power system.

Key words: wind power station, grounding equipment, power resistivity, soil

On grounding equipment construction of wind power stations at mountains with high earth resistivity

Tu Xiao

(JiangsuHongyuanPowerConstructionInspectionCo.,Ltd,Nanjing210024,China)

2016-03-13

涂 晓(1991- )，男，助理工程师

1009-6825(2016)15-0108-02

TU856

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