风机接地检测方法的探讨

黄举康

摘要： 由于长期以来各参建单位对风力发电机接地测量方法争议较大，文章对风力发电机接地电阻检测的方法进行综合比较，并基于风机接地网的特点，提出对于风力发电机组接地的测量标准应按照DL/T475-2017《接地装置特性参数测量导则》中规定的三级法进行测量验收比较合理，以此作为风机接地装置的测试主要原则及方法。

关键词：风机接地；检测方法；接地电阻

引言

风能是一种储量极为丰富，取之不尽，用之不竭的清洁可再生绿色能源。近年来，世界各国对节能环保、资源短缺等问题的关注，引起越来越多的国家致力于风力发电的开发和研究。随着风电行业的快速发展，风电场数量的不断增多和装机容量的不断扩大，风电机组和电气设备的安全、稳定运行越来越受到人们的广泛关注，国内的风力发电项目开始步入高速发展期，目前我国的风电场主要集中在北方的高原和戈壁地区，南方主要分布在丘陵、高山和海岛，由于风力资源比较丰富，都处于比较空旷的地带，风机矗立在这些地方，遭雷击的概率比较高，风力发电机组的运行安全，在风力发电场的早期建设阶段没有得到足够的重视，防雷接地就是其中重要的环节，是否做好防雷接地工作，检测接地电阻是评判的依据，然而接地电阻的测试方法有多种多样，如防雷检测所，电力检测所等诸多单位检测的方式都不一样，没有统一的测试方法，造成技术标准上的空洞，这也是形成现在风电防雷接地检测存在混乱的原因。

一、目前现状

风场接地的工程检测验收一般是由业主或总承包方来组织的，由于防雷的行政管理权属于气象部门，所以很多地方的风电场防雷接地检测验收都是由当地的气象局防雷中心进行验收；也有部分风场是由电力检测部门组织验收。由于检测资质的开放，导致检测方法的不统一，故形成了同一个地网检测，带来多种不同数据结果。以上检测部门的接地检测仪器，一般采用表式接地电阻测试仪。而气象部门通常采用的检测方法则是接地阻抗测试仪法，（如图1）所示、电力检测部门检测方法通常采用电位降法（如图2）所示。

图1中的仪表是三个端子式，既C2和P2合并为一。

风机发电机组的接地地网对角线约为D，从测量方法上，通常，气象主管部门会放D长度的3-5倍接地测试辅助线，远离接地网作为接地线，然后在放电压极dpG长度，电流线dcG长度，进行接地测试，得到读数R1，再减去用辅助线测量线阻R2，用读数R1减去读数R2就得到所测风机接地网的电阻R。

然而当接地电阻测试值很小时，此方法前去线阻后得出的电阻有时会只有零点几欧姆，或者负数，虽然可以用拉布斯准则（3σ准则）、格拉布斯（Grubbs）准则或t检测准则（罗马诺夫斯基准则）进行判别和剔除计算，由于计算复杂往往都是由检测人员的个人主观来决定的，特别是检测值与检测人员想象的“真值”相差很大时，则不做记录。这样的数据很难真实的保留下来，显然此方法不适用于风机接地的测试，现场存在的争议比较多，业主方面又对防雷接地不是很了解和重视，只有默认检测单位的检测数据。此种方法通常适用于城市建筑及接地装置较小的设备。

电力部门通常采用电位降法，电位降法在实际应用过程中比较繁琐。首先风电场验收前通常没有220V电源到场，哪怕有发电机供电，风电场地形险峻，土壤电阻率极不均匀，加上架空线路及地下电缆影响，该方法一般适用与大型接地网，如变电站、水电站接地网测试。风电场风机接地属于中小型接地网，电位降法接地电阻测量，风电场中一般不适用。电位降法（如图2）所示。

二、方法比较

按照DL/T475<<接地装置特性参数测量导则>>推荐的接地阻抗测试方法有：四极法、接地阻抗测试仪法、电位降法、电流-电压表三极法等。目前针对风机防雷接地网这类接地电阻测试，采用电流-电压表三极法进行测量比较合适。电流-电压表三极法分（直线法）和（夹角法）。电流线和电压线同方向放设称为三极法中的（直线法）。电流线和电压线夹角30°方向放设称为三极法中的（夹角法）。我国风电场普遍安装在高山丘陵或者海岛上，由于山高近海等原因，可利用风资源比较丰富，但是高山丘陵和海岛地形都比较复杂，往往一个风机就要削平一个山头建立一个风机平台，四周都是悬崖峭壁，没有足够的空间可以使用，通常都是利用风电场道路作为作为测量方向，实际操作中（夹角法）测量很难实现，当（夹角法）很难实现时，建议采用电流-电压表三级法（直线法）。（如图3）。

风机接地测量原则。由于风机机位通常在山头险峻位置，一边为风机平台地处空旷，土壤电阻率相对均衡，另外一边为陡坡，主要是平台开挖后弃土形成陡坡，且陡坡方向土壤电阻率极高，土质疏松。根据雷电流泄放的选择性，一般雷电泄放方向以低土壤电阻率均衡方向为主泄流通道，高电阻率方向为辅泄流通道，且高土壤电阻率方向由于地形差别太大，所以一般在高土壤电阻率方向，所测接地电阻均远高于低土壤电阻率方向，故针对山区风电的特殊性，原则上不应追求在各个方向进行测量均能达到小于4欧姆，而应该执行在各个方位均测试，任一方位扇区满足接地电阻则为满足要求。针对高土壤电阻率的风电场，在一般平台区域碎石较多，根据DL/T475-2017《接地装置特性参数测量导则》中规定，在土壤电阻率较高的地区，测量时为了降低电流极接触电阻带来的较大误差，应在电流极的位置处，用盐水浇灌或增加电流极根数，降低误差。

当采用直线法测量时，应当在测量电阻时结合电降法，把电压极来回移动5%距离，随着电压极的移动，接地电阻变化也会均衡变化，当变化率比较大时，应改变测量位置，当数据按照规范要求电阻值小于移动变化率才能认可为实际电阻值。

通常每台风机都会搭载一台箱式变压器，用于变压后传送电至升压站，当变压器没有受电的情况下，可以直接测量变压器接地电阻，当变压器受电后，很多时候对检测仪器干扰很大，所测出数值误差较大。此时应进行风机与箱变的接地导通测试，如导通正常，风机接地电阻则为该变压器接地电阻，如导通过大，应考虑断开箱变电源后再进行测试，测量时应避开电缆埋设方向。

按照DL/T475-2017《接地装置特性参数测量导则》中规定，还应考虑电阻分流测试，当有架空避雷线及金属屏蔽两端接地的电缆进出线时，应当对应进行架空避雷线及金属屏蔽接地分流测试，并将所有分流进行相量运算，得到地网分流值，来修正实际接地阻抗。

三、风机接地检测的方法和标准

风机接地电阻的检测，因有多种方法检测，测出的数据都不一样，对于接地电阻值正确与否的判别，目前都没有一个统一的方法，本人认为风力发电机接地测量标准，应按照DL475-2017规定的三级法进行测量。对于电力系统防雷与接地项目的检测验收，2010年4月1日开始实施的《气象灾害防御条例》中已经明确，电力系统的防雷与接地属于特殊行业，其工程项目的检测验收由电力主管部门与气象主管部门共同颁发防雷检测资质，由专业的检测单位按照电力行业的相关标准进行检测。

四、结束语

风力发电行业是一个正处于高速发展期的行业，随着风力发电行业的相关标准逐渐完善，风电防雷接地检测方法应该制定相应的行业标准，科学地对风机接地电阻检测方法制定一个完善的标准，是风电行业必须完成的课题，随着行业的不断成熟，相信风力发电行业很快会有自己的防雷接地检测标准。

参考文献

[1] DL/T475-2017接地装置特性参数测量导则，2017.

[2]奚世贵.接地电阻检测值的异常数据判别与剔除.中国国际防雷论坛，2006.

[3]黄植钦.聂长春.辅助测量线对接地电阻检测结果影响问题的探讨.中国国际防雷论坛，2006.

[4]张彦昌等.风机接地测试方法探讨.电工电气，2017.

（作者單位：广西地凯防雷工程有限公司）