风电场对接地电阻及升压站中性点接地方式要求

1.风电场对接地电阻的要求

风力发电机组的接地分为工作接地和防雷接地，这两个接地的接地电阻不同。风力发电机组的工作接地一般应不大于4Ω（应满足制造厂的要求）。对于防雷接地，通常机组接地电阻取值为小于4Ω。如果风力发电机组制造厂提出了更低的要求，如2Ω，应按照制造厂的要求执行。

根据国家标准规定的风电机组的接地电阻可以按规定设计其接地网。我国风电场风机的接地网基本都为围绕风机基础做环形水平接地网，在水平接地网上加垂直接地极。由于不同工程的地质条件不同，各个风机布机处的土壤电阻率也大不相同，低的为几十欧·米，高的达到几千欧·米。因此风机的接地电阻差别很大，所达到的效果也不相同。下面分几种情况来讨论。

（1）风机所在位置的土壤电阻率较低，用较小的接地网就可以做到接地电阻小于4Ω，工作接地和防雷接地的接地电阻都可以满足条件。

（2）风机所在位置的土壤电阻率较高，单台机组接地网的接地电阻可以满足小于10Ω，但不能满足接地电阻小于4Ω的要求。在工程中通常采取的方案如下：

1）外引接地极或外接接地网，以保证接地电阻小于4Ω。采用放射状外引接地极以扩大接地面积并向外引到土壤电阻率较低的位置。在山区也可以采取在山脚下或半山腰土壤电阻率低的位置设置接地网，再与风机接地网连接，这样可以做到接地电阻小于4Ω。

2）把风电场局部区域的若干台风机的接地网连接起来，以保证接地电阻小于4Ω。实际就是扩大了接地网，以减小接地电阻。由于风机之间的间距一般在几百米的范围之内，风机接地网通过两根水平接地干线互相可靠地连接起来，到达接地电阻小于4Ω是可行的。

这两个方案在具体的工程施工中可以联合使用。由于单台机组接地网满足工频接地电阻小于10Ω，冲击电阻小于工频电阻，所以，防雷接地电阻小于10Ω满足条件。

（3）风机所在位置的土壤电阻率很高，单台机组接地网的接地电阻不能满足小于10Ω。按照规程的要求，工作接地电阻是必须要小于4Ω，因此可以按照（2）的方案2）把风电场局部区域的若干台风机的接地网连接起来扩大地网，以保证接地电阻小于4Ω。只是由于土壤电阻率很高，需要连接的风机数量会增加一些。也可以按照（2）的方案1）外引接地极或外接接地网，以保证工频接地电阻小于4Ω。如前所述，地网在冲击电流的作用下，只有电流注入附近的一小块范围内的导体起到散流作用，无论地网有多大，对应冲击电流其有效面积却是一定的，有效面积之外的导体并不能起到泄放雷电流的作用。由于土壤电阻率很高，单台机组的接地电阻在有效面积内的达不到小于10Ω，此时可以采取的有效措施主要是换土，降低土壤电阻率或者采用深井接地等措施，同时应当与风机厂家协商，对风机采取一些防护措施加强内部设备安全性，如加强内部设备屏蔽、采用隔离变压器等。(www.xing528.com)

2.风电场升压站中性点接地方式

在满足风电场对接地电阻的要求后，风电场升压站中性点接地方式的选取也是一个综合性问题。它涉及过电压水平、单相接地短路电流、电压等级、保护配置等，直接影响风电系统及整个大系统的稳定性、可靠性和连续性。目前风电场集电系统电压等级多为35kV，其中性点接地方式较多采用经消弧线圈接地和经小电阻接地。

（1）35kV系统中性点经消弧线圈接地。中性点经消弧线圈接地是在中性点和大地之间加装一个可调节的电感消弧线圈。在系统发生单相接地短路故障时，调节消弧线圈的电感值使产生的感性电流几乎与系统容性电流相等，用其补偿容性电流，使流过接地点的电流减小到能自行熄弧的范围。

采用经消弧线圈接地的特点是当线路发生单相接地时，风电系统按规程要求可以在单相接地故障下运行2h，能保证风电系统供电的可靠性和连续性。但是由于在发生故障时，健全相电压超过3/2倍相电压，对于设备的绝缘水平要求较高；在故障运行时，可能引发两相或者三相接地短路，这样容易扩大故障范围，使故障发展为永久性接地故障；同时，此接地方式容易产生谐振，使系统出现过电压和虚接地现象，放大变压器高压侧到低压侧的传递电压；使小电流选线装置灵敏度降低，甚至导致无法选线。

目前，该接地方式多运用于以架空线路为主的风电场中。

（2）35kV系统中性点经电阻接地。中性点经电阻接地是在中性点与大地之加入间一定阻值的电阻，在系统发生故障时，故障相电流为电容电流和中性点阻性电流的矢量和，使接地故障电流呈阻容性。合适的中性点阻性电流有利于区分故障相电流和非故障相电流，从而快速切除故障，防止事故扩大化。由于电阻是耗能及阻尼元件，能够在一定程度上防止谐振过电压和间歇性弧光接地过电压，从而延长变压器和其他电气设备的使用寿命；经电阻接地可以将系统过电压限制在线对地电压的2.5倍以下（经消弧线圈接地为3.2倍），变压器等设备的绝缘水平可以相对降低，减少投入成本，经济效益明显；在以电缆为主的线路中，经电阻接地有利于降低操作过电压，电缆线路接地故障大部分为永久性故障，可不设重合闸，不会引起操作过电压。此种接地方式的缺点是显而易见的，由于其快速性，在发生短路故障时，系统会立即切除故障，对于系统的供电可靠性和连续性有一定的影响；接地点电流较大，会使故障点接地网的地电位升高，危及系统安全运行。

目前，中性点经电阻接地方式主要运用于以电缆线路为主和电缆线路与架空线路混合的系统中。

在风电场35kV系统中合理地选取中性点接地方式，能有效地避免单相接地故障扩大化，提高系统运行的可靠性。在进行具体设计时，还应根据风电场集电线路的型式、继电保护的具体要求合理选取。