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风力发电机组接地工程设计 庄严 北京 100176 关键词：风力发电机组 接地电阻 地电位反击 共用接地系统 前言：随着风力发电行业的快速发展，由接地问题导致出现的各种运 行问题逐步开始暴露。由于早期风力发电机组的接地没有相应的行业 和国家标准，导致风力发电机组的接地标准较为混乱，有工程参照企 业标准，也有参照电力行业相关标准，并且接地材料的选择也存在问 题。随着多年的运行，目前国内风力发电机组较大数量的风场机组运 行在高接地电阻状态。本文仅对接地的工程设计提出自己的一些看 法。 1． 风力发电机组的接地特点 风力发电机组的接地主要分为电源共用接地和防雷接地两个部 分，其中电源共用接地主要是由于风力发电机组的供配电及传输制式 决定的。目前，大多数风力发电电机组的低压端配电采用TN-C 制式 即三相四线系统，发电机变流器输出与厢式变电站之间是三根火线一 根N 线，并且N 线与基础钢筋笼连接，实际成为NPE 线。 而防雷接地即包括了基础的部分，也包括了基础之外的增加的地 网的部分。一般的设计是在基础上均布三条60×6mm 的接地扁钢作为 防雷地线与基础环连接，实际上将是作为电源N 线地网的辅助和基础 地网面积的增加。从防雷角度而言是增加了地网面积，而在土壤电阻 率一定的前提下，降低了工频接地电阻。 2. 接地工程设计 2.1 风力发电机组机位的接地电阻计算 由于机位所处的地质条件不同，所处的土壤电阻率也不同，所以 全场机位的接地电阻设计应具备差异性，如图1 中显示了不同机位的 土壤电阻率，可以看出同一机位不同深度层面的土壤电阻率有着较大 变化。 图1 相同机位的土壤电阻率分布 图 1 中可以看出9+机位的土壤电阻率的典型值分布，该机位表 层土壤电阻率约为2300Ω ·m；中层的土壤电阻率达到了3500Ω ·m； 而到了深层又降低到800Ω ·m 左右，对于该机位的接地电阻设计应 采用不均匀土壤电阻率的接地公式计算。 当地质条件具有两层电阻率结构时，其接地电阻为： 公式（1） 用公式（1）与均匀电阻率的R 进行比较，可计算等值电阻率 为： 公式（2） 公式（3） 其中： 表示上层土壤电阻率Ω ·m； 表示底层土壤电阻率Ω ·m； 由于实际工程计算时上下两层土壤的电阻率存在变化，且范围较 大不便于进行回归，为此在计算时引入一个系数K，使等值土壤电阻 率 公式（4） 这样可以把变化率较大的 转换在0 和1 之间的K 值，当K=0 时， 有 ,K=1 时， ，因此对 的回归可以简化为对K 值的回 归。 实际上在双层地质条件下水平地网的 K 值主要与两层地网中上 层土壤的电阻率 、下层土壤电阻率 、上层土壤的厚度S、地网面 积A 及地网网格的密度M 等多个因素的影响，可以表达为： K=K +K 公式（5） 0 m 其中K 是 ,K( )和A 的函数，可以通过以下公式计算： 0 K = （K K ）K K 公式（6 ） 0 1 3 4 5 公式（7 ） 公式（8 ）