DETECTION 防雷检测

一、项目描述

该风电场建设规模为225MW，计划安装90台风力发电机组，本次只完成80台风力发电机组（11号～90号）的测试工作，余下10台风力发电机组（1号～10号）位置待定。

根据场地岩土工程勘测报告及现场踏勘可知，该风电场场址地貌单元属于玄武岩熔岩台地，场地地形整体起伏较大，植被覆盖较好，场地风机位标高1209.40～1339.80m。风机分布区土壤电阻率高低差距很大，现场土质情况极不均匀。因为水平地网建设是在冻土层以下，那么按地勘报告所提供的视电阻率非冻结状态建议值并结合层底深度可以判断，现场土壤电阻率最低为700Ω·m，最高为9500Ω·m，按所提供的视电阻率将所有风机根据实际情况分阶段进行设计取值，本次勘测期间，在12.0m范围内未发现地下水存在，现场埋深按2.6m来设计，拟建风机建设期间建议2000~3000Ω·m电阻率土壤采用辅助降阻剂的方法，3000Ω·m以上电阻率土壤采用大面积换土法来降低建设区域的土壤电阻率。由以上数据可看出该区域地下水位较深，土壤电阻率变化较大，采用传统的金属接地的方式，虽然能够达到接地设计要求，但其有限的使用寿命造成了后期地网维护费用的增加，所以该项目建议采用金属材料和非金属接地电极相结合并辅助使用垂直接地极的方式，增大接地面积，提高泄流通路，延长地网使用年限。风机接地电阻设计要求降到4Ω以下，采用传统的接地方式难免会出现会导致施工难度大、造价过高的情况，因此我公司对本次项目风机地网提出如下设计、施工和报价以供参考。

二、地网所用主要降阻材料的选择

考虑到本工程区域的土壤电阻率高，土质条件差，但整个风电场区域较大，有足够的提供地网建设的开挖面积，为使风机达到接地设计值，并且保持阻值的稳定，本着降低施工难度，减少开挖面积节约施工成本，并且也本着建设一个长期有效、质量可靠的地网的原则，我们将选择一种适合该区域土壤情况的降阻材料，然后再根据选择的材料制定一个系统、完善、经济合理的接地方案。

一个优良的接地体须具备几个重要的条件:

1． 导电率要优秀(越低越好)；

2． 本体特性稳定，不受任何外在因素而改变自身的物理及化学特性(如高电压冲击..等)；

3． 须具有无腐蚀性，不生锈，对接地网的其它构成物也不构成侵略性的腐蚀；

4． 要具有无污染性，不对大地土壤及地下水造成污染；

5． 本体强度及韧性要强(确保突波放泄时的效果)；

6． 具备额外的降阻性，且此降阻性需长效不劣化(方可确保接地网阻值的长期稳定，去除不必要的整改费用)；

7． 除了适合一般标准组值地网外，更适合施作于小电阻地网(金属接地体施作小电阻地网相当困难)；

8． 适应各种地质；

9． 成本低廉，施工简单确实，工程性价比高；

由上可知，一般使用的铜包钢、钢管、角铁及石墨型模块等皆无法完全符合上述条件，根据多年的施工经验建议采用高强度环保型新型复合式碳凝接地电极“扬博复合接地体”才能完全符合上述条件要求，所以本工程接地网设计施工，最好选择是：选用高强度环保型新型复合式接地装置“扬博复合接地体”作为主要降阻材料，采用-60*6mm的镀锌扁钢作为水平连接线并辅助以50*5镀锌角钢作为垂直接地极的方法来进行降阻设计。

    一般外面常见到的普通石墨型模块，制造一般是将石墨粉加上橡胶或水泥固化而成，强度甚差，运送必须以木箱配合厚的泡沫作防震方可，极不环保，而且施作时需加入大量水分方可发挥效能，回填夯实时，基本上本体已有裂缝或已损坏(这在国内已有非常多的实例)，此时只能说那只是个降阻剂而以，有效宣泄体积及面积将会失去，这也就是为何接地网阻值当时测量虽合乎标准，后期阻值反弹，保护设备依然损坏的原因之一，接地网施工时，若单纯靠接地体的吸水性作降低阻值的功能，那么若水份若减少则阻值就会升高，接地材料本体电阻率太高将影响接地网构成效果，“扬博复合接地体”的优点就是把这些材料的种种缺点全面改善，并且是大幅度的增加其优点特性。

 “扬博复合接地体”碳凝接地电极特性、优点

特性：  

1、密度比重高，是相同于国内其它品牌产品的1.43倍（2383㎏/ m3）

2、抗压强度大，能达到18mpa (175Kg/cm)

3、导电性能佳，室温电阻率低（0.0098Ω·m）

4、阻值稳定，寿命长（不受季节环境影响，100年）

5、体积小，重量轻，运输方便

6、对周围金属的腐蚀率为0.00122 mm/year

7、环保性能好，经国家专业实验室检测确认不含有害重金属。

8、制作工艺精良（获得接地模块专利、高压制程专利、螺纹电极接头专利三项专利技术）

9、本体性质稳定。

优点：

1、采用波浪型设计，增大了泄流面积。

2、抗压强度大，能达到18mpa (175Kg/cm)，远大于国内其它品牌模块，极具抗挤压性，可防止回填时模块的破裂。

3、二次水化，持续释放电离子，保证阻值恒久稳定。

4、体积小，重量轻，人性化及环保性的包装设计便于运输和施工，提高工人的施工效率。

5、“扬博复合接地体”碳凝接地电极产品是新型复合材料，无污染，避免金属材料的腐蚀，污染问题，适用于任何环境地点。

6、寿命长，可达到100年，免除了后续维护。

7、本产品经过国家认证实验室实验检测，由于采用非金属材料，不含重金属，从而降低了采购成本，节约了资源。

8、不具有强腐蚀性物质。

9、电阻率低，极好的导电能力，具有很强的抗冲击电流能力。

10、“扬博复合接地体”碳凝接地电极产品经过国家绝缘子检测中心实验室和国网电科院试验证明，本电极与铜金属的测试值相比有更好的降阻效果。（0.67）

11、 316不锈钢螺旋极芯设计，一方面能更好的适应强酸强碱的土壤环境，不易被腐蚀，保证了长期有效的良好导电能力。另一方面也可增加了极芯与本体的握裹力，降低了接触电阻。

益处：

1、用户不用担心地网工程质量，可以为客户提供更长的质保期，而且不用去维护，从而降低后续成本。

2、方便快捷多样性的连接方式，可以有效的节省人工成本和采购成本

3、由于“扬博复合接地体”的诸多优点，高质量的产品能使人身财产得到最大的安全保障！

4、降低客户的运输施工和采购的综合成本，并大幅减少日后整改费用。

5、扬博复合接地体产品出色的环保特性提升了工程的特色水平。

三、设计依据及相关标准

《建筑物防雷设计规范》        （GB/T 50057-2010）

《雷电电磁脉冲的防护第1部分》（GB/T 19271.1-2003）

《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 (GB 50169-2016)

《防止静电事故通用导则》  （GB 12158-2006）

《雷电防护》               （GB/T 21714.1~4-2015/ IEC 62305-1~4-2010）              

《低压电涌保护器(SPD)》   （GB/T 18802 / IEC 61643）

《计算机信息系统防雷保安器》              （GA 173-2002）

《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》（GA 267-2000）

《数据中心设计规范》                      （GB 50174-2017）

《计算机场地通用规范》                    （GB/T 2887-2011）

《计算站场地安全要求》                    （GB/T 9361-2011）

《雷电电磁脉冲的防护第2~4部分》（GB/T 19271.2~4-2005 / IEC TS 61312-1~4：1999）

《过电压放电保护器》                             （VDE-0675）

《电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验》 （GB/T 17626.5-2008）

《复合接地体技术条件》                           （GB/T 21698-2008）

《交流电气装置的接地设计规范》                   （ GB/T 50065-2011）

四、风力发电风机防雷接地施工方案

4.1方案设计

为了确保风机内的各种设备不受雷击，必须要有一个稳定，可靠的接地网，而风力发电机组其接地电阻值要求是在4Ω以下，现场风机施工地质差，在做地网之前充分考虑到施作地区的土壤电阻率及地质特征，根据现有的接地电阻数据，我们按现场实际情况，根据不同的接地电阻值分段来进行设计计算，碳凝接地电极的用量以计算公式中的数据为准,围绕基础的周围做1-2圈，加适量放射线就可以有足够的面积做一个有效，可靠的接地网。具体布置以图纸为准。本案设计的是雷克石碳凝接地电极ES-M-450型，埋设方式可根据现场的实际情况做适当调整。

4.2采用换土后雷克石使用数量的计算：

根据广西电力2007年第3期发表的《基于回填土物理改良地网降阻技术——换土法接地电阻计算分析》文章对换土法的水平接地体接地电阻计算公式进行计算分析,得出换土后接地电阻最低可降为换土前接地电阻的17.56%,降阻效果非常明显。根据以上学术经验，所以我们尽量采取大面积换土和铺设降阻剂的方法争取将该地区土壤电阻率最大限度的降低，以减少施工难度，降低施工成本。

接地网采用-60*6mm的镀锌扁钢，垂直接地极为50*5镀锌角钢10根，主地网埋深2.6米（冻土层以下）。主地网我们采用水平地网加设碳凝接地电极与垂直接地极配合的方法进行降阻，从而加大了接地体的面积，增加了故障电流的泄放通路。建议在风机的水平连接线上左右间距5米加装碳凝接地电极与垂直接地极，然后铺设降阻剂并用电阻率低的好土进行回填并夯实。

因为风机基础在整个地网中也是参与降阻的，有一定的降阻效果，但本案设计中无法测量现场实际接地电阻值，因此将现场风机基础接地电阻设计值假设为16Ω，以此我们地网设计中碳凝接地电极的使用数量如下：

 计算公式：

本案主地网设计值小于4Ω，假设降阻后可达到3.8Ω，风机基础接地电阻设计值假设为16Ω，每台风机辅助8根50*5  L=3m的镀锌角钢和2根50*5  L=6m的镀锌角钢作为垂直接地极。

那么本案使用的 “扬博复合接地体”碳凝接地电极数量按以下来计算。

“扬博复合接地体”碳凝接地电极可采用下式作为接地电阻的计算公式：

ES-M-450型单块的接地电阻:R=0.14ρ   （1）

Rn=R/n·η                           （2）

n= R/Ryd·η                         （3）

式中：

ρ-土壤电阻率（Ω·m）

R-单块接地电极接地电阻（Ω）

Rn-两块以上接地电极地电阻（Ω）

Ryd-为标准要求接地装置应满足的接地电阻（Ω）

n-接地电极个数

η-接地电极调整系数，一般取值为0.7-0.9

对于不同土壤电阻率ρ（Ω·m），η的取值范围：

ρ≥1000Ω·m   η=0.7

1000＞ρ≥500Ω·m   η=0.75

500＞ρ≥200Ω·m   η=0.8

ρ＜200Ω·m   η=0.85

垂直接地极按下式计算接地电阻：

【计算依据】

《工业与民用配电设计手册》第三版

【计算公式和过程】

【式中】

ρ：土壤电阻率  

垂直接地极类型：垂直角钢接地极

l：垂直接地极长度

t：接地极埋设深度(t)  

b：角钢接地极宽度(m)

h：角钢接地极厚度(m)

（一）22、44、50、51、62、83号风机视电阻率在700~1000Ω·m，设计按1000Ω·m取值计算：

3m单根垂直接地极根据计算公式计算得出：      = 318.46 (Ω)

使用8根后根据并联电阻计算公式1/R并=1/R1+1/R2+1/R3计算可以得出：并联后接地电阻为40Ω。

6m单根垂直接地极根据计算公式计算得出：      =187.19 (Ω)

使用2根后根据并联电阻计算公式1/R并=1/R1+1/R2+1/R3计算可以得出：并联后接地电阻为100Ω。

风机基础与垂直接地极并联后，本案设计主地网接地电阻需要达到6.15Ω才能满足设计要求，那么（本案主网需要扬博复合接地体接地电极ES-M-450型块数）n= R/Ryd·η计算使用数量：0.14×1000Ω/6.15Ω=23块。考虑水平地网自身的降阻，本案不取碳凝接地电极的设计取值系数。

（二）11、15、16、18、、19、23、24、25、28、29、30、41、42、49、53、54、57、58、61、63、68、73、77、78号风机视电阻率在1100~1500Ω·m，设计按1500Ω·m取值计算：

3m单根垂直接地极根据计算公式计算得出：       = 477.69 (Ω)

使用8根后根据并联电阻计算公式1/R并=1/R1+1/R2+1/R3计算可以得出：并联后接地电阻为59.88Ω。

6m单根垂直接地极根据计算公式计算得出：      =280.79 (Ω)

使用2根后根据并联电阻计算公式1/R并=1/R1+1/R2+1/R3计算可以得出：并联后接地电阻为142.86Ω。

风机基础与垂直接地极并联后，本案设计主地网接地电阻需要达到5.75Ω才能满足设计要求，那么（本案主网需要雷克石碳凝接地电极ES-M-450型块数）n= R/Ryd·η计算使用数量：0.14×1500Ω/5.75Ω=37块。考虑水平地网自身的降阻，本案不取碳凝接地电极的设计取值系数。

（三）12、20、21、31、34、40、45、64、65、76、80、82、90号风机视电阻率在1600~2000Ω·m，土壤电阻率按2000Ω·m，建议采取回填换土和铺设降阻剂的方法进行降阻，降阻剂每基使用4t，回填时应先回填一层电阻较低的细土，然后回填原土土壤并夯实，回填后可达到1500Ω·m土壤电阻率，碳凝接地电极的使用数量按项（二）中的计算数量为37块，为保证降阻效果，提高泄流效率，建议使用接地电极数量为40块。

（四）