风机机组防雷与接地设计

交流电气装置的防雷接地设计应使电力系统运行和故障时能保证电气装置和人身的安全,并技术先进、经济合理。

风力发电机组占风电工程总投资70%以上,是风电场最贵重的设备。雷击常引起机电系统的过电压,造成风机自动化控制和通信元件烧毁、发电机击穿、电气设备损坏等事故。雷电流通过风机本身的防雷引下置流入接地装置,散流于大地。因此,良好的接地系统是保证雷击过程中风电机组安全的必备条件。目前,风机防雷通过风机叶片在顶端和中部装设的接闪器,闪电电流经由叶片内部的铜导线通过轮毂之后与机舱内的避雷等电位体连接,将雷电导入地下。

风机高度一般大于120m,箱变与风机塔筒的距离一般在20m左右,箱变高度较低,在风机接闪器的保护范围内,不需要另设防直击雷措施。

风力发电机组的工作接地、保护接地和雷电保护接地应共用一个总的接地装置,其工频接地电阻值接地电阻应≤4Ω。风力发电机组塔筒机内部盘、柜和电气设备外壳均应接地。

风力发电机组设计程序如下

01

根据详勘报告,掌握工程地点的地形地貌、土壤种类和分层状况,土壤电阻率、冻土深度和土壤腐蚀率。一般地区土壤电阻率不大于500Ω˙m,土壤电阻率超过500Ω˙m的为高土壤电阻率。本次探讨土壤电阻率不大于500Ω˙m地区风机接地。

02

主接地网埋深一般为0.8m,并在该地区冻土深度以下,以减少季节性冻土引起的土壤电阻率变化对接地电阻的影响。

03

腐蚀率影响接地体材质的选择。接地网的防腐蚀设计,及腐蚀影响后,接地装置设计使用年限,应与地面工程的年限一致。对于微腐蚀地区,接地网一般选用热镀锌钢材,腐蚀较重地区可采用铜材、铜覆钢材等。

正常微腐蚀土壤地区风电场水平接地网和设备接地引下线采用-60×6热镀锌扁钢,垂直接地体采用Φ50钢管。

风机升压箱变接地网采用以水平接地网为主,垂直接地体为辅的复合地网,水平接地网和设备接地引下线均采用-60×5热镀锌扁钢,采用Φ50钢管作为垂直接地体。风机的接地网和风机升压变接地网可连为一体,连接线长度应大于15米,接地电阻要求不大于4Ω。

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