风电场项目场内工程风电机组防雷接地工程设计施工方案.docx

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风电场项目场内工程风电机组防雷接地工程设计施工方案

风电场项目场内工程风电机组防雷接地工程设计施工方案

1.1施工规范

我方在执行本合同时，全部安装工作的实施、检查、调整、试验、验收均应遵循设备合同中规定的技术要求和制造厂有关技术文件，并符合国家和部颁发的现行技术规范、规程、标准。

本合同必须遵照执行的技术规范如下（但不限于此）：

（1）DL/T621-1991《交流电气装置的接地》

（2）DL/T620-1991《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》

（3）DL415-2006《接地装置工频特性参数的测量导则》

（4）DL/T5009-2004《电力建设安全工作规程》

（5）DL/T380-2010《接地降阻材料技术条件》

（6）GB/T50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》

（1）GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》

（8）GB50051-2010《建筑物防雷设计规范》

（9）J611-2004《接地装置安装工程施工工艺标准》

（10）国家电网公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》

（11）国家电网公司《十八项电网重大反事故措施》

除上述标准外，招标人还可以增添必要的技术标准或新颁发的技术规范、规程和标准。

执行过程中应首先采用电力行业标准，在行业标准缺项时，可参考选用相应的国家和国际标准。

当国家标准和行业标准相矛盾时，应按这些标准中最高要求条款执行。

同类标准中应采用最新颁布的版本。

1.2接地要求

为降低投资及防止地网间的反击，风机与箱变距离约为15m，风机接地装置与箱变接地装置应连接成一个接地系统。

本接地系统包括风机及箱变的工作接地、保护接地及防雷接地，其工频接地电阻值必须小于3.5Ω。

根据《交流电气装置的接地》（DL/T621-1991）的要求，为使雷电流得到有效泄流，风机接地装置的冲击接地电阻不宜超过10Ω。

施工完成后，需测量每台风机的接地电阻、接触电势和跨步电势。

若接地电阻值达不到以上要求值，应采取人工扩网及增加接地极等措施，直至达到规定电阻值为止。

施工完成后，需测量每台风机的接地电阻、接触电势和跨步电势。

接地工程承包单位应保证20年内接地电阻均能满足要求。

1.3风机及箱变接地网设计方案

1.3.1设计思路

首先充分利用风力发电机基座基础接地装置作为自然接地体，其次根据现场实际情况及土壤电阻率在风机基础接地体外敷设不规则环形水平体作为均压接地，同时埋设垂直接地体和外延接地体作为扩散雷电流的人工接地网，以满足接地电阻不大于3.5的要求。

参照GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》3.2.10说明：

在高土壤电阻率地区，接地装置的接地电阻很难达到要求时，采用外扩接地网或电解离子接地极等措施来降低接地电阻。

根据风电场现场情况，在风机基础外侧做2个环形地网，环半径分别为12m和18m，并在外环上均匀埋设间距约10米左右的垂直接地极（局部遇到岩石处，以打到岩石为止），水平均压接地环具体形状视施工现场环境和地形而定；其中水平接地体采用-60×6热镀锌扁钢，垂直接地极采用L50×5×2500热镀锌角钢。

以此数据计算水平均压接地环材料用量：

L1=2πr1+2πr2≈190m，垂直接地极约10根。

从箱式变压器引出2处接地线就近与风机新增均压接地环可靠连接。

1.3.2单台风机接地网降阻设计

根据公式:

其中：

R0为地网基础接地原电阻值

S为地网面积

ρ为土壤电阻率

计算出基础地网接地电阻值。

当接地电阻值

≤3.5Ω时，接地电阻合格。

当接地电阻值

＞3.5Ω时，不符合接地电阻要求，因此根据GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》3.2.10说明：

在高土壤电阻率地区，接地装置的接地电阻很难达到要求时，采用外扩接地网或电解离子接地极等措施来降低接地电阻。

结合风电场现场环境，本公司设计采用半球接地原理的方法，从风机基础中心向外敷设4根水平辐射接地体，与环形水平接地体相连（至少4处连接），并在辐射接地体上均匀布设相应数量的接地高效降阻产品DK-AGc电解地极，通过电解质向地表深层和四周的泄放，可使导电率极差的地质结构，形成一个良好的导电通道，最大程度的降低接地电阻。

半球接地原理计算过程如下：

根据等效半球体接地电阻的计算方法，半球半径：

其中，r为等效接地半径,如下图所示

可行的具体方法是：

对这样高土壤电阻率的风机基础，设计向外辐射接地线和埋设电解地极的方式来降低接地电阻值，在半球半径r的范围内，从风机基础中心向外敷设4根水平辐射接地体，并在埋设接地线路径上相隔一定的距离分别设置一定数量的DK-AGc电解地极，外延接地线方向原则上沿着风机现场低凹处敷设，埋设在外延接地线上的电解地极，在呼吸孔吸收土壤中的水份后，电解溶液向四周渗透，使得外延接地线周围地质环境具有良好的导电性，从而实现在高土壤电阻率地区有效降阻，使新增接地网接地电阻满足不大于3.5Ω的设计要求。

1.3.3电解地极使用值

为使接地装置的接地电阻长期处于一种稳定、低阻的良好状态。

结合我公司DK-AGc电解地极的实验参数，以及风电场的实际情况及土壤、环境等情况，接地电阻降到要求值以下，我公司设计采用DK-AGc电解地极作为接地网的主要降阻设备。

所用地极数量按以下公式计算，从基础地网接地电阻值降到3.5Ω所需要的电解地极数量：

公式：

其中：

R为地网设计接地电阻；

ρ为土壤电阻率；

R0为新增环形接地网后的接地电阻；

k为系数

当：

ρ＜200Ω.m，k取3

200≤ρ＜500Ω.m，k取4

500≤ρ＜1000Ω.m，k取4.5

ρ≥1000Ω.m，k取6

即可计算出不同土壤电阻率的风电场所需要电解地极数量。

1.3.4风机接地网降阻的计算

工程进场后对实测的土壤电阻率数据进行分组归类，分组按照1000—1500Ω•m，1500—2000Ω•m，2000—2500Ω•m等500Ω•m一组进行。

各台风机所需材料的计算方法相同，现在假设一台风机土壤电阻率为ρ=3012Ω.m（可测量情况分组在2500-3000Ω•m）

（1）根据公式

其中：

S为风机基础地网面积：

S=πr2=3.14×182=1011.36（㎡）

Ro为基础接地网电阻值

ρ为土壤电阻率

=41Ω

根据以上计算可知，该风机接地电阻Ro=41Ω，大于3.5Ω，不符合接地电阻R≤3.5Ω设计要求，需要进行降阻处理。

（2）敷设外延接地线的半球半径：

=

=131m

即：

以本台风机基础中心为半球圆心，半径r的范围敷设外延地线，根据本台风机山体地形，设计从风机基础中心向外敷设4条外延接地线；外延接地线材料用量约350米，同时在外延接地线上装设一定数量的DK-AGc电解地极，具体数量计算如下：

（3）根据DK-AGc电解地极数量计算公式：

=12套

即：

需要采用12套DK-AGc电解地极进行降阻。

综上所述，满足2500-3000Ω•m一组的风机接地装置接地电阻R≤3.5Ω时，所需材料见下表：

风机单台风机所需材料

新增接地均压环

-60×6热镀锌扁钢（米）

外延接地线

-60×6热镀锌扁（米）

垂直接地极

L50×5×2500

热镀锌角钢（根）

防腐电解地极

DK-AGc（套）

190

350

10

12

1.4施工方案

1.4.1施工方法和工艺

施工流程图如下：

（1）水平接地体的施工方法：

①以风机中心为圆心、环形挖沟，沟内设置环形水平接地带；

②从风机中心向外挖沟，敷设数根水平接地扁钢与环形水平接地扁钢相交，在辐射水平接地扁钢与环形水平接地扁钢交点处设置垂直接地极，与水平接地扁钢焊接，焊接采用电弧焊；

③最后用普通土回填，回填土夯实即可。

（2）垂直接地极的施工方法：

①地沟挖好后，打入垂直接地体，然后与扁钢搭接，焊接点要牢靠，无夹渣、未焊透、裂纹等缺陷；

②回填土，尽可能夯实。

（3）电解地极的施工方法：

①挖不小于0.8m深的地沟；

②将电解地极的外包装打开后，取出地极并将呼吸孔的封条撕开，然后将地极放在已挖好的沟里；

③将电解地极与预留的铜铁过渡接头用螺杆进行连接，上紧螺杆；

④在埋设电解地极处倒入回填料，将电解地极均匀覆盖，然后再用回填土，尽可能夯实。

2、施工工艺

（1）电解地极在出库前检查外包装是否完好，在进行二次搬运时要注意不得弄破包装袋。

运至安装地点后，要打开包装层对电解地极再次进行检查核对，看其是否符合设计要求，附带产品说明及合格证。

（2）接地线的连接方式均采用电弧焊，焊接要符合规范要求（扁钢焊接搭接长度≥扁钢宽度的两倍）。

（3）施工负责人现场指导民技工挖沟，达到设计要求后，让甲方及监理现场验收后方可敷设接地体（电解地极、扁钢和角钢）。

1.4.2接地网施工方式

（1）接地网采用水平接地、主降阻设备DK-AGc电解地极为主，以垂直接地极为辅组成复合接地网。

水平接地体采用-60×6热镀锌扁钢，垂直接地极采用L50×5×2500热镀锌角钢。

（2）利用风力发电机基础作为自然接地体，根据现场实际情况及土壤电阻率敷设人工接地网，以满足接地电阻的要求。

（3）采用-60×6热镀锌扁钢以风机中心为圆心设置两圈环形水平接地体，在距以风机中心为圆心半径分别为12m和18m处，在新增环形外圈上每隔约10米打一根L50×5×2500热镀锌角钢，共10根，水平接地网敷设深度不应小于0.8m，水平接地网敷设时如遇到岩石则敷设到岩石为止。

（4）在每个风电机接地装置按设计要求完成后，根据接地要求及现场实际情况，从风机中心向外敷设4条处延接地线，并在接地线上均匀埋设DK-AGc电解地极，以满足风机工频接地电阻要求不大于3.5欧姆。

（5）风机的外延接地线施工位置分别往风机四周空地处（征地范围内）上敷设，每台风机设置一个接地检查井。

（6）箱变接地网采用2根-60×6热镀锌扁钢与风电机基础接地网可靠连接。

（1）采用-60×6的热镀锌扁钢作为水平接地体沿电缆分接箱周围敷设一圈均压环，在均压环上打入三根L50×5×2500热镀锌角钢作为垂直接地体，均压环用两条-60×6的热镀锌扁钢与电缆分接箱连接并引至电缆分接箱井，再用两条-60×6的热镀锌扁钢接至风机接地网并可靠焊接。

（8）电解地极埋设：

挖不小于0.8m深的地沟；打开包装后，先取出地极并将呼吸孔的封条撕开，然后将地极放在已挖好的沟里，与预留的铜铁过渡接头连接，上紧螺杆；接好后在埋电解地极处倒入专用回填料，将电解地极均匀覆盖，然后再用普通土回填，回填土夯实即可。

1.4.3施工符合以下要求

（1）风电机基础接地网布置需充分利用土建基础钢筋网，两者需可靠连接，根据现场实际情况及土壤电阻率敷设人工接地网，以满足接地电阻的要求；

（2）地下部分所有接地网各交叉点均应可靠焊接。

风机箱变周围和工频外引地网等的接地线需敷设在0.8m以下。

在水平接地体、垂直接地极、专用回填料、黏土敷设好之后，剩余的敷设沟内需要回填的部分，要用筛过的细土分层夯实，回填不得用大石块、碎石或建筑垃圾等杂物。

（3）风电机接地网采用水平接地体和电解离子接地极为主，垂直接地极为辅组成复合接地网。

（4）为了保证接地可靠，凡带有二次回路的设备要求采用两根接地引下线，分别引至接地网不同位置。

（5）开挖中发现有直埋电缆时，应先小心将电缆附近的土挖开，注意保护电缆。

（6）施工中发现地下有异物要及时报告安全负责人决定施工方法。

如发现有损伤地下电缆的情况要立即停止工作，研究处理办法。

（1）接地装置应符合《交流电气装置的接地》（DL/T621-1991）的有关规定，所有不带电运行的金属物体，如电气设备的底座和外壳，金属构架和钢筋混凝土构架，金属围栏和靠近带电部分的金属门框，电缆外皮和电线电缆穿线钢管等均应接地。

除另有规定外，对电缆外皮和穿线钢管应做到两端接地。

（8）接地体搭接、焊接前彻底去锈。

接头处作严格防腐处理，引至设备及地面以上的扁钢要涂防锈漆。

（9）接地引线地面上、下各40cm的范围内不得有焊接头。

（10）焊接应平整无间断，不应有凹凸、夹渣、气孔、未焊透及咬边等缺陷，焊接处应采取涂沥青等防腐蚀措施。

（11）本部分要求未提及处均应按照《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169-2006）中要求执行。

（12）如工程需要，接地承包单位可使用降阻剂，但不能使用化学降阻剂，降阻剂自身的电阻率应低于5Ω·m，降阻剂不应对金属接地体产生过量的腐蚀，对钢接地体的平均腐蚀率应小于0.03mm/a；降阻剂应具有稳定性和长效性，并不得对其周围的环境和水源造成污染，不应当对人畜产生有害的影响，如有发生，承包商负全部责任。

（13）若需要进行深孔接地，承包商必需要具备深孔接地的施工资质和能力，否则深孔接地需经业主书面同意后分包给有施工资质的单位。

（14）施工完成后，测量每台风机及整个地网的接地电阻，测量方法符合国家标准要求；

（15）工程完工后，清理和处理施工现场中施工过程产生的废物和垃圾。

1.4.4工程量表

接地工程施工工程量计算表

序号

名称

单位

数量

备注

8.1

接地扁钢（-60×6）

km

19.8

8.2

热镀锌角钢（50X50X5，L=2.5m）

根

330

含垂直接地极安装钻孔费

8.3

电解地极

套

396

包括配套的铜铁过渡端子及回填材料等

8.4

防腐措施

套

33