1、前言
隨著全球?qū)Φ吞冀?jīng)濟的關(guān)注,國家對新能源產(chǎn)業(yè)的政策扶持,國內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)近年來得到了迅猛的發(fā)展。筆者觀察到,對于風(fēng)電行業(yè)的高速發(fā)展國內(nèi)的呼聲無外乎是發(fā)展過速、產(chǎn)能過剩;在風(fēng)電整機制造業(yè)和上下游產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善的背景下,風(fēng)力發(fā)電場的安全運行也逐漸的得到了投資方的關(guān)注。
國內(nèi)的風(fēng)電是從2007年開始步入高速發(fā)展期的,隨著全球CDM交易的活躍程度,中國幾大能源集團都把風(fēng)力發(fā)電作為新的經(jīng)濟增長點。但是,風(fēng)力發(fā)電機組的運行安全,在風(fēng)力發(fā)電場的早期建設(shè)階段沒有得到足夠的重視,防雷、接地就是其中重要的環(huán)節(jié)。
2、風(fēng)電接地,設(shè)計之憂
風(fēng)力發(fā)電機組的接地可以說是個老大難問題,因為其處于各種環(huán)節(jié)的邊緣。對于,電力勘察設(shè)計單位對于接地電阻的的設(shè)計往往過于簡單,不能根據(jù)實際的地質(zhì)情況提出有效的解決方案、而對于風(fēng)力發(fā)電整機生產(chǎn)企業(yè),僅對保障機組運行安全提出接地電阻的技術(shù)要求、而這個接地電阻的大小就落在了土建施工的頭上,而實際的土建施工單位緊緊按照基礎(chǔ)設(shè)計圖紙進行基礎(chǔ)的澆筑施工,并不管其接地電阻的大小、作為整個環(huán)節(jié)中的監(jiān)理單位,由于缺乏防雷接地的專業(yè)監(jiān)理資質(zhì),往往對于接地電阻的要求過于輕視,導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機組在安裝調(diào)試后常年在接地電阻的高位運行。由于風(fēng)力發(fā)電機組的特點,高接地電阻往往造成的后果是,地電位漂移、抬升導(dǎo)致相地電壓抬升使電控設(shè)備燒毀、甚至燒毀箱變。
而接地電阻過高導(dǎo)致的另一個問題就是,雷擊發(fā)生時造成的地電位反擊事故,造成主控柜內(nèi)設(shè)備的燒毀等事故。
筆者通過某項目中的接地電阻匯總與設(shè)計院的接地設(shè)計進行分析后發(fā)現(xiàn),設(shè)計院的設(shè)計基本上是單一的針對同一土壤電阻率進行設(shè)計的,而通過實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)49.5MW的小規(guī)模風(fēng)場,每臺機位的土壤電阻率都不相同,在地表以下不同深度土壤電阻率存在較大的變化,而專業(yè)的防雷公司一般會按照不同的情況對單臺機組提出不同的技術(shù)設(shè)計方案。
2.1土壤電阻率對接地電阻的影響
土壤電阻率的大小直接影響達到目標(biāo)接地電阻的成本,目前國際國內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電企業(yè)對接地電阻的要求一般為2、4或者10歐姆,從成本上講;相同的土壤電阻率條件下,達到2歐姆的成本最高,達到10歐姆的成本最低。由于電力勘察設(shè)計單位對接地網(wǎng)的設(shè)計過于單一,所以往往無法達到設(shè)計的接地電阻要求,而需要重新對基礎(chǔ)的接地電阻進行整改施工。從表1中可以看出,不同機位下不同深度的土壤電阻率有著很大的區(qū)別.根據(jù)不同的接地電阻分布情況制定不同機位的防雷接地設(shè)計方案是控制防雷接地成本的有效措施。
2.2多機聯(lián)合接地的問題
曾有不少防雷專家提出應(yīng)該將整個風(fēng)場的風(fēng)機進行聯(lián)合接地,這一提法實質(zhì)說明防雷專家對接地工程中的誤解。任何兩臺機組的間距至少在300米以上,為了避免尾流的影響甚至距離會更遠,那么按照雷電沖擊電阻的極限半徑考慮,100米是雷擊沖擊電阻的最大半徑,也就是說雷電流在大地的傳播過程中,最長也就是200米。所以,把整個風(fēng)場進行聯(lián)合接地的提法顯然是不合適的,從成本控制的角度也不符合經(jīng)濟原則。筆者,2010年曾到過某風(fēng)場,A號風(fēng)機的接地電阻小于B號機組,但A號機組遭雷擊后,B號相鄰的機組缺由于地電位反擊事故造成了SVC柜的燒毀,這也從側(cè)面說明了多機聯(lián)合時,不同機組的接地電阻不同會造成相鄰機組的地電位反擊事故。
2.3.接地電阻的波動變化