CN208028228U - 一种沿海高土壤电阻率地区风电机组的接地装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种沿海高土壤电阻率地区风电机组的接地装置，包括水平接地体，水平接地体埋深冻土深度以下，还包括垂直接地体，垂直接地体为多个，分别设于对应数量的PHC管桩内，对应数量的PHC管桩关于风电机组基础中心对称分布；每个垂直接地体顶部、每根PHC管桩内的预应力钢筋顶部及水平接地体三者接触，每根PHC管桩的底部低于地下水位，垂直接地体长度不小于PHC管桩的长度。通过PHC管桩内部的垂直接地体把风电机组周围敷设的水平接地体与地下水层可靠连通，从而大大降低了总接地电阻。当接地网释放雷电流时，大部分雷电流将通过垂直接地体释放，而不通过预应力钢筋，避免PHC管桩的抗拔力或预应力受影响。

Description

一种沿海高土壤电阻率地区风电机组的接地装置

技术领域

本实用新型属于风电机组接地技术领域，具体涉及一种沿海高土壤电阻率地区风电机组的接地装置。

背景技术

随着风力发电技术的日益发展，对整个风电系统的可靠性、安全性要求越来越高，风电机组接地是影响整个风力发电系统的一个非常重要的因数，因此研究风电机组接地具有重大的现实意义。

沿海地区风资源丰富、经济发达，是近几年风电开发的重点区域。沿海地区大多地基承载力较低，风机基础多采用管桩基础，如PHC管桩。风电机组接地网常规做法是在风机基础周围敷设以水平接地体为主，垂直接地体为辅，边缘闭合的复合接地网，水平接地体主要作用是风电机组周围均压，垂直接地体主要是用来疏散雷电流，接地网总接地电阻小于4Ω。此种做法在电阻率较小时，接地电阻可满足要求，当电阻率超过500Ω.m时，很难使接地电阻满足风机接地要求。

风电工程实施过程中，在高土壤电阻率地区降低风电机组接地网接地电阻的方法归纳起来主要有以下几种：

（1）扩大接地网面积，这种做法不符合国家节约土地的政策，并且效果也不是很明显；

（2）使用降阻剂，这种做法不利于环境保护；

（3）敷设引外接地体，在风电机组周围寻找电阻率较低的土壤，然后敷设引向电阻率较低土壤的接地体降低接地网总接地电阻，这种方法实操性不强；

（4）换土方案，换掉电阻率较大的土壤，这种做法施工造价成本高，并且随着新土壤被慢慢侵蚀降阻效果不能持续很长时间；

（5）制作专门的接地井，深埋接地体，这种做法施工造价高，并且风机周围不好实施，多用于变电站接地。

（6）采用电解离子接地极，降低接地电阻，这种做法成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决沿海高土壤电阻率地区的风电机组接地电阻高的问题。

为此，本实用新型提供了一种沿海高土壤电阻率地区风电机组的接地装置，包括水平接地体，水平接地体埋深冻土深度以下，还包括敷设于风电机组基础的PHC管桩内的垂直接地体，所述垂直接地体为多个，分别设于对应数量的PHC管桩内，所述对应数量的PHC管桩关于风电机组基础中心对称分布；

每个所述垂直接地体顶部、每根PHC管桩内的预应力钢筋顶部及水平接地体三者接触，每根PHC管桩的底部低于地下水位，所述垂直接地体长度不小于PHC管桩的长度。

所述水平接地体为均压环。

所述垂直接地体为热镀锌扁钢。

所述风电机组基础为圆柱体，所述风电机组基础沿周向均匀设有若干根PHC管桩，多个所述垂直接地体分别设于若干根PHC管桩中任意6-12根均匀分布的PHC管桩内。

所述垂直接地体顶部、预应力钢筋顶部及水平接地体三者焊接。

所述PHC管桩顶部的预应力钢筋裸露，裸露钢筋外侧设有热镀锌扁钢，所述均压环经过PHC管桩的中心，所述垂直接地体与均压环连接，所述热镀锌扁钢与预应力钢筋裸露部分焊接后与均压环焊接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的这种沿海高土壤电阻率地区风电机组的接地装置，通过PHC管桩内部的垂直接地体把风电机组周围敷设的水平接地体与地下水层可靠连通，从而大大降低了总接地电阻。当接地网释放雷电流时，大部分雷电流将通过PHC管桩内部的热镀锌扁钢释放，而不通过PHC管桩内部的预应力钢筋，从而PHC管桩的抗拔力或预应力就不会受影响。

由于沿海区域地下水位基本保持稳定，并且PHC管桩长度远远大于稳定地下水位深度，因此，接地网接地电阻是稳定的，不会随着气候、季节的变化出现大的波动。接地效果好，施工工艺简单，成本低廉，具有显著的技术经济效益。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型接地示意图；

图2是图的A-A视图；

图3是风电机组基础图；

图4是水平接地体、预应力钢筋、垂直接地体三者焊接示意图；

图5是图4的B-B视图。

图中：1、风电机组基础；2、PHC管桩；3、均压环；4、垂直接地体；5、预应力钢筋；6、热镀锌扁钢；7、箱变基础。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种沿海高土壤电阻率地区风电机组的接地装置，包括水平接地体，水平接地体埋深冻土深度以下，还包括敷设于风电机组基础1的PHC管桩2内的垂直接地体4，所述垂直接地体4为多个，分别设于对应数量的PHC管桩2内，所述对应数量的PHC管桩2关于风电机组基础1中心对称分布；

每个所述垂直接地体4顶部、每根PHC管桩2内的预应力钢筋5顶部及水平接地体三者接触，每根PHC管桩2的底部低于地下水位，所述垂直接地体4长度不小于PHC管桩2的长度。如图1所示，风电机组基础1上有箱变基础7。

本实施例通过PHC管桩2内部的垂直接地体4把风电机组周围敷设的水平接地体与地下水层可靠连通，从而大大降低了总接地电阻。当接地网释放雷电流时，大部分雷电流将通过PHC管桩2内部的垂直接地体4释放，而不通过PHC管桩2内部的预应力钢筋5，从而PHC管桩2的抗拔力或预应力就不会受影响。由于沿海区域地下水位基本保持稳定，并且PHC管桩2长度远远大于稳定地下水位深度，因此，接地网接地电阻是稳定的，不会随着气候、季节的变化出现大的波动。

计算总接地电阻理论值时，可以分为两部分，第一部分为风机基础垫层以上部分，主要是水平接地体；第二部分为基础垫层以下部分，主要是垂直接地体4，总接地电阻为两部分接地网接地电阻考虑接地体屏蔽系数以后的并联值。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种如图1、图2所示的沿海高土壤电阻率地区风电机组的接地装置，所述水平接地体为均压环3。

所述垂直接地体4为热镀锌扁钢6。

如图1、图2、图3所示，风电机组基础1为圆柱体，所述风电机组基础1沿周向均匀设有若干根PHC管桩2，多个所述垂直接地体4分别设于若干根PHC管桩2中任意6-12根均匀分布的PHC管桩2内。

其中，垂直接地体4顶部、预应力钢筋5顶部及水平接地体三者焊接。如图4、图5所示，PHC管桩2顶部的预应力钢筋5裸露，裸露钢筋外侧设有热镀锌扁钢6，所述均压环3经过PHC管桩2的中心，所述垂直接地体4与均压环3连接，所述热镀锌扁钢6与预应力钢筋5裸露部分焊接后与均压环3焊接。

施工过程：将风机基础周围均压环3水平常规敷设，埋深冻土深度以下，在风机基础上任意选择均匀分布的8根PHC管桩2，在每根PHC管桩2内部分别敷设1根热镀锌扁钢6至PHC管桩2底部，伸进泥土中，PHC管桩2割桩时，桩顶高出最终要求的桩顶高程约100-150mm，凿去桩顶高出部分的混凝土，露出PHC管桩2内预应力钢筋5，然后将预应力钢筋5与均压环3及PHC管桩2内部敷设的垂直接地体4（热镀锌扁钢6）可靠焊接，形成良好电气通路。

本实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知常识和公知技术，此处不再一一详细说明。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种沿海高土壤电阻率地区风电机组的接地装置，包括水平接地体，水平接地体埋深冻土深度以下，其特征在于：还包括敷设于风电机组基础（1）的PHC管桩（2）内的垂直接地体（4），所述垂直接地体（4）为多个，分别设于对应数量的PHC管桩（2）内，所述对应数量的PHC管桩（2）关于风电机组基础（1）中心对称分布；

每个所述垂直接地体（4）顶部、每根PHC管桩（2）内的预应力钢筋（5）顶部及水平接地体三者接触，每根PHC管桩（2）的底部低于地下水位，所述垂直接地体（4）长度不小于PHC管桩（2）的长度。

2.根据权利要求1所述的一种沿海高土壤电阻率地区风电机组的接地装置，其特征在于：所述水平接地体为均压环（3）。

3.根据权利要求1所述的一种沿海高土壤电阻率地区风电机组的接地装置，其特征在于：所述垂直接地体（4）为热镀锌扁钢（6）。

4.根据权利要求2所述的一种沿海高土壤电阻率地区风电机组的接地装置，其特征在于：所述风电机组基础（1）为圆柱体，所述风电机组基础（1）沿周向均匀设有若干根PHC管桩（2），多个所述垂直接地体（4）分别设于若干根PHC管桩（2）中任意6-12根均匀分布的PHC管桩（2）内。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种沿海高土壤电阻率地区风电机组的接地装置，其特征在于：所述垂直接地体（4）顶部、预应力钢筋（5）顶部及水平接地体三者焊接。

6.根据权利要求2或4所述的一种沿海高土壤电阻率地区风电机组的接地装置，其特征在于：所述PHC管桩（2）顶部的预应力钢筋（5）裸露，裸露钢筋外侧设有热镀锌扁钢（6），所述均压环（3）经过PHC管桩（2）的中心，所述垂直接地体（4）与均压环（3）连接，所述热镀锌扁钢（6）与预应力钢筋（5）裸露部分焊接后与均压环（3）焊接。