渔光互补项目接地设计探究.docx
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渔光互补项目接地设计探究
渔光互补项目接地设计探究
ResearchonGroundingDesignforFishery-solarcomplementationGenerationProject摘要
渔光互补是光伏市场的新兴元素⑴。
为了完善渔光互补设计体系，本文将对渔光互补接地专项进行设计探究。
接地专项设计思路是以设计依据为基础，遵循规范标准，在准确的工程参数引导下，进行设计方案的接地校验以及电站接地极的防腐设计。
本文接地专项探究结合工程实际，对渔光互补光伏发电的设计具有一定的参考价值。
关键词：
渔光互补接地专项
Abstract:
Fishcry-solarcomplementationisanemergingelementofthePVmarket.Inordertoimprovefishery-solarcomplementationdesignsystem,thispaperwillexplorethedesignoffishery-solarcomplementationgrounding・Thegroundingspecialdesignisbasedontheengineeringpractice,followingthenormativestandards,undertheguidanceofaccurateparameters・Thegroundingverificationofthedesignschemeandtheanti-corrosiondesignofthegroundingpoleinthepowerstationarecarriedout.Groundingexplorationinthispapercombinedwithengineeringpracticehascertainreferencevalueforthedesignoffishery-solarcomplementationsolarpowergeneration.
Keywords:
fisher-solarcomplementation;grounding
o引言
2018年受“531”影响，光伏市场热度骤降⑴。
为此市场推陈出新，“渔光互补”项LI脱颖而出。
所谓“渔光互补”3】，是指在渔场或其邻近区域建立光伏电站。
通常情况下，渔池下养殖生物类，渔池上布置光伏电池板，在空间上节省光伏电站的占地面积。
该方法不仅能给渔池养殖提供遮挡，还能通过新能源电力市场交易获利。
“一举两得”，H前已在沿海地区广泛应用。
考虑“渔光互补光伏发电”为新兴项LI,其设计思想尚未成熟，尤其在接地专项设计方面。
因此，本文以《广西防城港市港口区光坡镇80MWp渔光互补光伏发电项目》为实例，对渔光互补接地专项设计进行探究。
图1接地专项设讣流程示意
1接地专项设计探究
1.1设计依据
（1）光伏场区钻探报告；
（2）《光伏发电站防雷技术规程》（DUT1364-2014）；
（3）《交流电气装置的接地设讣规范》（GB/T50065-2016）：
（4）《金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》（GB/T
13912-2002）；
（5）《工业与民用配电设计手册》第四版。
1.2已知条件
土壤电阻率（°）=50（Q.m）
接地网总面积（S）二378123（nr）
垂直接地极的等效直径（/）二0.025（m）
水平接地极埋设深度（力）=0.5（m）
接地网的外缘边线总长度占）=2500（m）
水平接地极的总长g（L）=8700（m）
35kV系统接地方式：
小电阻接地
1.3接地校验
光伏场区接地设讣应满足防直击雷、防雳击电磁脉冲、接触电位差、跨步电位差及单相接地故障热稳定要求。
（1）防直击雷、防雷击电磁脉冲
场区光伏利用支架、逆变器及箱变金属外壳对设备进行雳电防护，接地网选用主边缘闭合的复合接地网，其中水平接地极选用-5OX5mm的热镀锌扁钢，垂直接地极选用2.5米长Z50X50X5mm热镀锌角钢，接地引下线选ffl-60X6mm的热镀锌扁钢，接地极及引下线镀膜应均匀，平均厚度均要求不小于85Pm,水平接地极沿场区主干道路敷设，场区外围形成环形接地网。
大棚区域因上部为整体屋架结构，各组串支架之间已通过自身构成等电位连接，仅考虑南北向和东西向有2米伸缩缝的地方增加等电位连接扁钢。
以道路作为分界线，大棚区域的屋架接地引下线沿道路四周均匀对称布置，接地引下线采用-60X6mm的热镀锌扁钢，引下点若在水塘，则引下线应高于水塘最高水位50cm,管桩侧应加抱箍固定，道路侧应敷设至水平接地极，接地引下线间隔南北向不应大于10m~20m。
单排桩区域每排光伏金属支架应至少两端接地，因单排桩上部东西向组串间支架未构成电气连接，因此不同组审支架標条之间用2根等电位接地线连接，连接应选用螺栓连接，接地线选用BVR-50m2绝缘双色软铜线，连接处应进行热搪锡处理。
光伏组审两端在道路侧接地引下点若在水塘，则引下线应高于水塘最高水位50cm,管桩侧应加抱箍固定，道路侧应敷设至水平接地极。
根据《光伏发电站防雳技术规程》要求光伏方阵接地网的接地电阻宜不大于10Q,根据《交流电气装置的接地设计规范》要求箱变接地电阻不应大于4Q,接地电阻应满足最小值不大于4Q要求。
接地电阻计算如下
B=—1—r
1+4.6二
y/S
（1）
=0.213厶（1+3）+化（In点-5B）
yJS2也9hd
a,=（31n^-0.2）^-
R“=%&
式中：
心■等值方形接地网的接地电阻，0;R厂任意形状边缘闭合接地网
的接地电阻，0;接地电阻中间系数；电阻等效系数。
计算结果如表1所示。
表1接地电阻计算
序号
符号
数值
单位
1
B
0.996
/
2
出
0.04
Q
3
%
0.29
/
4
0.012
Q
校验结论：
接地电阻Rn=0.012Q<4Q,满足规程规范防直击雷、防雷击电磁脉冲要求。
（2）接触电位差和跨步电位差
箱变35kV侧选用中性点小电阻接地系统,发生单相接地或同点两相接地时,接地网的接触电位差和跨步电位差不应超过下列公式的计算值冋：
接触电位差允许值
-吐普⑵
跨步电位差允许值
174+0.7QC
式中，。
■土壤表层电阻率，单位：
Qm；C厂表层衰减系数：
「接地故障
电流持续时间，单位：
So
计算结果如表2所示。
表2接触电位差和跨步电位差允许值计算
序号
符号
数值
单位
1
G
1
/
2
fs
1
S
3
匕
182.5
V
4
5
209
V
5
A
50
Qm
最大接触电位差
'Kd=0.841-0.225IgtZ
K,=1（4）
Sf<
■K“=0.076+0.776/“
K,=0.234+0.414lgV?
式中：
Smax-最大接触电位差，v；Kd、K（、K“、Ky-分别为均压带等效直径、接地网形状、均圧带根数、接地网面积的影响系数：
“-均压带讣算根数;〃-均压带等效直径⑷，m；厶，厶-接地网长度、宽度，m；S-接地网面积，1打。
讣算结果如表3所示。
表3最大接触电位差计算
序号
符号
数值
单位
1
Kd
1.20146
/
2
$
1
/
3
K”
0.173
/
4
K,
1.3886
1
5
5
0.13
V
6
0.025
m
7
n
8
根
&
S
378123
nr
校验结论：
最大接触电位差^max=0.0375V<182.5V,满足要求。
最大跨步电位差
imax
0=O・lJn
，+（方+£）2
（1.5-a2）In尹-
+（〃一丄）2
2
⑸
⑹
（7）
（8）
.vmax
ln^
dn
式中：
/-水平接地极的埋设深度,m；T■跨步距离,m；〃■水平接地极的直径或等效直径，m；Km”最大跨步电位差系数2■跨步电位差中间系数；卩9中间系数。
计算结果如表4所示。
表4最大跨步电位差计算
序号
符号
数值
单位
1
0.13
V
2
P
0.282843
/
3
a2
1.25346
/
4
S
378123
m2
5
d
0.025
m
6
h
0.5
m
7
T
0.5
m
8
n
8
根
校验结论：
最大跨步电位差=0.00175V<209V,满足要求。
（3）单相接地故障热稳定
箱变35kV侧选用中性点小电阻接地系统，单相接地时流经接地线最大接地故障电流很小，本工程中性点小电阻值为84.2Q,耐受电流及时间为240A/10S,按此参数讣算接地线及接地极截面应满足下列公式要求冋：
s崔“⑼
式中：
S厂接地导体的最小截面，m?
；/厂流过接地导体的最大接地故障不对称电流有效值，A；匸接地故障的等效持续时间，s；C-接地导体材料的热稳定系数。
计算结果如表5所示。
表5单相接地故障热稳定计算
序号
符号
数值
单位
1
Sg
10.8
9rrr
2
人
240
A
3
h
10
s
4
C
70
/
校验结论:
本工程接地引下线及水平接地极分别选nj-60X6mm和-50X5mm的热镀锌扁钢，其截面远大于热稳定截面要求108亍，且实际运行中故障电流达到10A左右就已经报警。
因此满足单相接地故障热稳定要求。
1.4防腐设计
根据现场的土壤和气候条件选择合适的接地材料，接地使用年限宜与地面设施的使用年限匹配，埋于腐蚀性土壤中的接地极应选用防腐蚀能力强的接地体⑸，根据询期地勘数据分析，本工程土壤呈弱酸性，依据相关要求在中性或酸性土壤地区，接地装置选用热镀锌钢为宜，本工程水平接地极选用-5OX5mm的热镀锌扁钢，垂直接地极选用2.5米长Z5OX5OX5mm热镀锌角钢。
（1）镀锌厚度选取
根据规范要求-50X5mm热镀锌扁钢镀锌平均厚度不小于70um,但规范允许增加更厚的镀层，结合本工程实际应用环境，设计时将镀锌平均厚度提高一级为不小于85Pm。
（2）腐蚀速率选取
根据规范要求热镀锌扁钢年平均最大腐蚀速率为0.065mm/a,考虑光伏场区位于海边，海水会加快对扁钢的腐蚀，腐蚀速率暂按0.15mm/a考虑，据此讣算腐蚀25年后,扁钢尺寸为-46.3X1.25mm,截面为57.9mm2,截面满足公式4要求；接地电阻依据公式1汁算为0.013Q,因场区接地面积大，接地电阻值基本维持不变，小于4Q,满足规程规范要求【7】。
（3）接地施工防腐
1接地体的规格、埋深不应小于设计规定。
2接地体应采用搭接施焊，圆钢的搭接长度不应少于其直径的6倍并应双面
施焊；扁钢的搭接长度不应少于其宽度的2倍并应四面施焊⑹。
3焊缝要平滑饱满。
4接地体敷设询应矫正，不应出现明显弯曲。
5现场焊接点及周用被氧化部位应涂刷沥青漆进行防腐，防腐范围不应少于连接部位两端各100mm⑹。
6接地回填土应采用优质回填土，不得选用对热镀锌扁钢有腐蚀性土壤。
2运维与检修要求
（1）光伏发电站防雷装置应每年维护一次，宜于当年雷雨季节到来之询进行;
（2）光伏发电站防雷装置的日常维护应在每次雷雨天气之后进行；
（3）接地网的接地电阻应每年进行一次测量；
（4）光伏组件与支架，接地装置处若发现有松动、锈蚀、脱焊等悄况，应进行相应的处理，以保证其电气连接性良好；
（5）接地装置的接地电阻值大于规定值时，应及时检查接地装置和土壤条件,找出变化原因，采取有效的整改措施⑸;
（6）电气设备的金属外壳、支架等接地线，若发现连接处松动或断路，应及时更换或修复；
（7）各类电涌保护器应运行良好，无接触不良、漏电流过大、发热、积尘过多等情况，出现故障后应及时更换同。
3结论
本文以设计依据为基础，遵循规范标准，在准确的工程参数引导下，进行设计方案的接地校验以及电站接地极的防腐设计。
经计算校验，防直击雳、防雷击电磁脉冲、接触电位差、跨步电位差及单相接地故障热稳定等工程量均满足规程规范。
根据施工位置的腐蚀环境特征进行相应的接地极防腐方案设计，在以上整体设讣完成后提出“渔光互补光伏发电项訂”的运维与检修要求。
综上所述，本丄程接地设讣满足国家相关规程规范要求，对渔光互补光伏发电项LI的接地设计具有一定的指导意义。
参考文献
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[2]彭澎.“531噺政卜的光伏市场[J].中国电力企业管理,2018,No.529（16）:
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[5JDLT1386-2014光伏发电站防雷技术规程[S].
⑹GB50233-2014110kV-750kV架空输电线路施工及验收规范[S].
[7JGB/T13912-2002金屈覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法[S].
[8]工业与民用配电设计手册第四版[S].
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