高土壤電阻率山地風電工程接地裝置施工探討

涂 曉

(江蘇省宏源電力建設監理有限公司，江蘇 南京 210024)

高土壤電阻率山地風電工程接地裝置施工探討

涂 曉

(江蘇省宏源電力建設監理有限公司，江蘇 南京 210024)

結合某風電場工程的實際情況，提出了該風電工程中接地布置的設計要求，并針對接地裝置的施工難點提出了具體的解決措施，有利于保證接地裝置的施工質量，維護電力系統的穩定運行。

風電場，接地裝置，電阻率，土壤

近年來我國風電產業飛速發展，風電裝機容量不斷提升，經過多年的大規模建設，沿海及“三北”等地理條件相對優越地區風電開發已趨于飽和，逐漸轉向內陸、山地丘陵等地區。相對而言，該類地區地質條件不甚理想，給風電場建設過程中接地裝置施工帶來不小挑戰。本文通過中電投徐州賈汪風電場接地裝置施工過程中經驗總結，探討切實可行的降阻措施。

1 工程概況

1.1 地理條件

該風電場位于江蘇徐州賈汪區，場址內海拔高度在30 m～150 m，場址南北長約13.8 km，東西寬約12.3 km。風電場內建設110 kV升壓站一座，電壓等級110 kV/35 kV，主變容量80 MVA，實際建設38臺單機容量為2 MW風機，每臺風機配置箱式變壓器1臺，經4回35 kV集電線路送至升壓站。

根據工程地質勘探結果，地基巖土自上而下劃分為2個巖土體單元，分述如下：

場址區域地下水穩定水位埋深一般大于5.00 m。

1.2 設計要求

風電工程一般劃分為風力發電機組、升壓站、集電線路、建筑、交通五個單位工程，其中涉及接地裝置施工的有升壓站、集電線路及風力發電機組三個單位工程，本工程中接地布置設計如下：

升壓站區域地下主接地網設計為水平接地體采用-60×8鍍鋅扁鐵，敷設成約8 m×8 m網格，埋設深度大于0.8 m；垂直接地極采用L=2.5 m鍍鋅角鋼，頂部標高-0.8 m埋設，全廠共布置47根，接地電阻值要求不大于0.463 Ω。

集電線路工程共包含線路鐵塔167基，鐵塔接地網設計采用φ12圓鋼沿基礎周圍敷設一圈并通過4根引上線與鐵塔柱腳相連，接地電阻值要求不大于10 Ω。

風機區域地下主接地網設計為水平接地體采用-60×8鍍鋅扁鐵沿風機基礎與箱變基礎周圍敷設，埋設深度大于0.8 m；垂直接地體為6根L=2.5 m熱鍍鋅角鋼，頂部標高-0.8 m埋設，接地電阻值要求不大于4 Ω。

2 接地裝置施工難點及采取措施

2.1 施工難點

本工程屬于山地風電，升壓站地處山腳，場址經爆破回填而來，回填土中碎石塊較多，且根據地質勘探結果，垂直接地體鉆孔深度已到達層灰巖層。根據設計圖紙要求施工，并在接地體周圍灌注降阻劑后以凈土回填，施工完畢后經接地電阻測試，接地電阻值為1.12 Ω，無法滿足要求。

本工程38臺風機及絕大多數線路鐵塔布置在山上，多石少土，施工完畢后經測試，風機區域接地電阻值少數符合設計要求，一般在4 Ω～10 Ω間，部分超過十幾歐姆；集電線路鐵塔接地約半數符合要求，接地電阻值一般在20 Ω以內，但第二回路有十幾基及部分位于半山腰區域，鐵塔接地電阻值明顯偏高，甚至達到50 Ω。根據接地電阻測試報告，風機及線路鐵塔接地電阻值與所處區域地質條件密切相關，植被、土層較厚區域接地電阻值明顯表現較好。

2.2 采取措施

針對升壓站區域，為降低接地電阻，設計院初步建議采用新型離子接地體，但考慮到采取造價較高且施工單位無相關施工經驗，因此采取在室外110 kV配電裝置區域增加接地模塊方式，共埋設石墨接地模塊(方形，500 mm×600 mm)30組，分3列布置，每列10組，以-60×8鍍鋅扁鋼連接后并聯至主接地網，共使用鍍鋅扁鋼90 m，接地模塊周圍開挖后以凈土回填，回填土共計120 m3。施工完畢后經測試，接地電阻為0.99 Ω，降低11%，降阻效果不理想。為進一步降低接地電阻，經各方討論后采取機械打井約50 m深至地下含水層，垂直埋設兩根熱鍍鋅鋼管，通過-60×8鍍鋅扁鋼與主接地網相連，共打井2眼，并灌注降阻劑共2 t。施工完畢后經測試，接地電阻值為0.16 Ω，降低84%，降阻效果非常理想，滿足設計及規范要求。

針對風機及集電線路部分，經分析并參照當地地質條件后，采取措施如下：1)對接地電阻不滿足要求的風機區域加裝接地模塊；2)線路區域增加接地模塊，部分將接地網向外延伸，條件允許地區盡量向農田延伸；3)將風機區域接地網與距離風機最近線路鐵塔接地網連接，因線路基礎接地已與鐵塔相連，各鐵塔又通過頂端避雷線連接，相當于風機與線路接地網形成整體；4)接地體上澆筑降阻劑。施工完畢后經測試，降阻效果較為明顯，風機與線路鐵塔接地電阻基本能滿足設計及規范要求，對于極少數采取降阻措施后仍無明顯效果的根據規范要求敷設放射形接地極向外延伸。

3 結語

在高土壤電阻率地區，在接地電阻值很難達到要求時，一般可采取的降阻措施包括：敷設引外接地網或向外延伸接地體至附近有較低電阻率的土壤，采用井式或深鉆式深埋接地體至地下較深處的土壤電阻率較低區域，填充電阻率較低的物質或灌注降阻劑以改善土壤傳導性能，敷設水下接地網并采用不少于2根導體在不同地點與接地網連接，采用電解離子接地極等新型接地裝置，采用多層接地措施[1]等。

在本工程中，對于升壓站區域，場址原始地貌以巖石為主，土壤電阻率較高，原始設計方案是在站內封閉區域內敷設接地網，盡管采取接地體周圍灌注降阻劑并回填凈土等措施，但未根本改變站內總體土壤電阻率較高的事實，因此降阻效果不明顯，如若全廠換土成本較高，且限于當地地質條件取土不便。而采用機械打井至地下含水層的方式，一方面引入土壤深處低電位，另一方面利用土壤深處含水層電阻率較低，大幅提高電流的散流能力，因此降阻效果非常明顯。相比較將接地網延伸至附近農田的方式，站內打井施工方便、工程量較小且便于日后維護。

對于風機與集電線路部分，針對各地區地質條件情況分別采取增加接地模塊、灌注降阻劑以及將向外延伸接地體等措施，均能在一定程度上降低接地電阻值。同時將風機與線路接地網連接為整體，擴大接地網面積，對降低整體電阻值大有裨益。在機組投入運行一年后選取了比較具有典型性的線路轉角塔以及與風力發電機組直接相連的終端塔接地電阻進行測試，共測試了約40基，基本均能滿足設計要求，證明所采取的降阻措施有效可行。

本工程中綜合采用向外延伸接地體至附近有較低電阻率的土壤，采用井式接地體至地下較深處的土壤電阻率較低區域，灌注降阻劑以改善土壤傳導性能等措施，最終測試結果表明降阻措施有效、效果明顯，對機組投入運行后各項設備穩定運行提供了堅強的保障。在高土壤電阻率地區接地裝置施工前，應充分認識到可能遇到的施工難點，提前分析策劃，施工過程中積累總結經驗，靈活運用各種降阻措施，切實保證接地裝置施工質量。

[1] GB 50169—2006，電氣裝置安裝工程 接地裝置施工及驗收規范[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 曉(1991- )，男，助理工程師

1009-6825(2016)15-0108-02

TU856

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