风电场防雷装置检测方案.docx
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风电场防雷装置检测方案
风电场
防雷装置检测方案
XX有限公司
2020年10月
第一章工程内容
XX风电场由国电贵州电力有限公司XX。
风电场项目面积约13.3平方公里，总投资4.34亿元，总装机容量为49.5兆瓦。
XX风电场具体建设内容包括25组风电机组，1个110kV升压站。
配套包括箱式变电站、变电站主变压器、配电控制楼、综合楼、无功补偿室、附属用房、水泵房、库房、事故油池、消防水池等建（构）筑物。
其中，风机轮毂高度约为80m，风机叶片直径115m，从地面到风机最高点分别约为136.5m。
第二章检测依据
2.1法律法规
1、《风电开发建设管理暂行办法》（国能新能[2011]285号）
2、《气象局关于开展2017年防雷设施安全检测工作的公告》
2.2规范依据
1、GB/T21431-2015《建筑物防雷检测技术规范》
2、DB52/T537-2106《防雷装置安全检测技术规范》
3、GB/T17949.1-2000《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则》
4、GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
5、GB/T16895.16-2002/IEC60364-4-444：
1996《建筑物电气装置第四部分：
安全防护第44节：
过电压保护第444节：
建筑物电气装置电磁干扰（EMI）防护》
6、GB/T16895.17-2002/IEC60364-5-548：
1996《建筑物电气装置第五部分：
电气设备的选择和安装第548节：
信息技术装置的接地配置和等电位联结》
7、GB50303-2002《建筑电气工程施工质量验收》
8、DL/T475-2017《接地装置工频特性参数的测量导则》
第三章检测方案
3.1检测范围
风力发电组及配套的箱式变电站防雷、110kV变电站系统设施及配套建筑防雷。
3.2检测内容
一、接地网检测
1、110kV升压站接地网检测
包括110kV升压站接地网一组
2、风电机组及35kV箱变接地网检测
包括风电机组及35kV箱变接地网25组
二、设备、箱柜防雷等电位连接检测
1、110kV升压站户外设施等电位连接检测
检测110kV长压站记外设施与接地加接的可靠性，含各设备，管道等的连接
2、110kV升压站控制柜及设施等电位连接检测
检测各控制柜内接地预留端子，柜体连接，设备接地连接等
3、风电机组及塔筒内设备设施等电位连接检测
检测各控制柜、设备、设施等的接地连接可靠性
4、传输线缆屏蔽层，穿线金属管等电位连接检测
检测线缆屏蔽层与接地装置的连接，以入线缆屏蔽层与设备设施接地预留接地连接点的连接
三、110kV升压站建筑物防雷装置检测
包括建筑接闪带，引下线，接地，室内设备等电位连接等
3.3检测时间
预计30天，根据双方协定安排、如因天气等不确定因素,时间顺延。
3.4检测仪器设备
每个检测组应配备下列仪器设备：
锤子一把、常用电工工具一套、车辆一部。
采用异频法的设备清单及要求
1）异频接地电阻测试仪一套，电源须充电的设备应在测试前一天充好电。
2）接地电极：
一端为尖头，长度不小于1m，直径不小于20mm的钢管或圆钢6根。
3）接地引线：
4）电流极引线：
铜芯绝缘外皮，截面不小于1.0mm2，长度为4～5倍整个被测地网的最大对角线长度减去整个地网中心与地网边缘之间的距离，如放线有困难或土壤较均匀时，长度至少取2倍整个被测地网的最大对角线长度减去整个地网中心与地网边缘之间的距离。
5）电压极引线：
铜芯绝缘外皮，截面不小于1.0mm2，长度为电流极引线长度0.618倍减去整个地网中心与地网边缘之间的距离；组成电流极引线和电压极引线的各段线应在测试前分别测量过连通状况。
3.5接地网接地电阻检测
1）作业流程
接受任务安排检测人员及设备、资料准备最后确定检测方法检测现场准备进行检测现场交接与验收数据分析处理编制检测报告检测完成
2）检测原理及方法
电流从接地体向周围大地散流时，接地体对大地呈现的电阻值叫接地电阻R；其数值等于接地体相对于远方大地零电位的升高值U与接地体流入大地中电流I的比值，有公式表示为
接地装置的电阻主要由下面几部分组成：
（1）接地体本身的电阻；
（2）接地体与土壤的接触电阻；
（3）当电流由接地体流入土壤后，土壤呈现的电阻。
其中：
第
（2）与第（3）部分之和称散流电阻，它们占接地电阻的绝大部分。
当测试电流为冲击电流或雷电流时，称为冲击接地电阻R~；当测试电流为工频电流时，称为工频接地电阻Ri。
冲击接地电阻R~与工频接地电阻Ri的关系是：
R__=Ri为冲击系数
的大小与土壤电阻率有关，它们的关系如下：
当土壤电阻率100·m时1
500·m时0.667
1000·m时0.5
1000·m时0.333
根据接地装置的不同,会采取不同的测试方法,对一般建（构）筑物的检测方法有:
两点法、三极法、比较法、电位降法、多级大电流法和故障电流法；但在实际的防雷装置检测工作中，主要采用两极法和三极法进行检测。
对大型地网会采用异频法和工频电压电流法。
本次检测主要采用异频法和工频电压电流方式，用两点法和三极法进行检测
3）资料、图纸准备
（1）接地装置敷设竣工图
（2）接地装置历史测试报告
（3）安装技术记录（包括隐蔽工程记录）
4）安全措施
试验准备时的安全措施
1）试验场区内，凡有碍于试验的其他工作务必停止。
2）应严格履行保证安全的技术措施和组织措施。
试验设备放置现场及电流极、电压极应派专人看守，加压过程中不得有人靠近，防止加压过程中误碰电流极、电压极引线，造成触电伤害。
3）测量导线间的连接点必须用绝缘物包裹，并尽量悬空地面。
当测量导线与公路、人行道交叉或并行时应防止导线绝缘被损坏及防止触电。
5）试验时应注意的事项
1）试验期间，试验区域内必须有安全监护人员
2）试验电源须带漏电保护装置；
3）试验加压前应仔细检查试验接线、表计倍率、量程、调压器零位及仪表的初始状态等，经检查无误，并由试验负责人许可后方可进行试验；
4）进行试验时，工作人员应专心操作，加压速度必须均匀，加压过程中有人监护，并作好记录；
5）试验过程中若有异常应立即降压，断开试验电源，进行检查，确认无误后方能再次进行试验。
6）具体测试方法
根据接地装置的不同,会采取不同的测试方法,对一般建（构）筑物的检测方法有:
两点法、三极法、比较法、电位降法、多级大电流法和故障电流法；但在实际的防雷装置检测工作中，主要采用三极法进行检测。
对大型地网会采用异频法。
2）三极法
在实际工作中，三极法是应用得最多的，很多接地电阻测试仪的测试原理均是三极法，此法适用于各种接点阻抗的测量。
、
典型的两点法测试原理如图3所示
测试时，将把电压表和电流表的指定值UG和I代入RG=UG/I中去，得到被测接地装置的工频接地电阻RG。
当被测接地装置的面积较大而土壤电阻率不均匀时，为了得到较可信的测试结果，宜将电流极离被测接地装置的距离增大，同时电压及离被测接地装置的距离也相应地增大。
3）异频法
采用异频法测量时，其原理接线图如图1所示。
电压线与电流线相距至少为2m及以上，可避免互感的影响。
试验电流宜为3A及以上。
图1变频法测量工频接地电阻的原理接线图
G—被测接地装置；P—测量用电压极；C—测量用电流极
试验步骤
假设被测地网的最大对角线长度为D，整个地网中心与地网边缘之间的距离为d，单位为m。
a）将电压极、电流极按照图1所示的方法布线，其中：
dGC=（4～5）D－d
dGP=（4～5）D×0.618－d
b）按下测试键直接读出电阻值。
c）记录数据后关掉电源；改变电压极位置，电压极向前移动的长度为电流极长度的5%
d）重复上述步骤b），测一次。
e）记录数据后关掉电源；改变电压极位置，电压极向后移动的长度为电流极长度的5%
f）重复上述步骤b），测一次。
g）记录数据后关掉电源。
h）试验结束，清理现场。
注意事项
测试时，引线沿线应有专人照看，以免测试线丢失，造成测量终止。
3.4注意事项
3.4.1测试方法注意事项
（1）测试前，应首先了解被测地网的结构形式，地网尺寸以及周围空中、地下的环境情况，如有无架空线、地下金属管道、地下电缆等，在测量时尽量避开，或采取相应措施，以便减小测量误差。
（2）试验电级应选用钢接地棒，且不应使用螺纹杆；试验引线应选用挠性引线，以适用多次卷绕。
（3）在多岩石的土壤地带，宜将接地棒按与铅垂方向成一定角度斜行打入，倾斜的接地棒应躲开石头的顶部。
（4）选择电流极棒和电压极棒的测量位置，应避开架空线路和地下金属管道走向，将接地棒排列方向与地下金属物（管道）走向呈垂直状态。
（5）测试极棒应牢固可靠接地，防止松动或与土壤间有间隙。
同时，地网、电流极棒、电压极棒应在一条直线上，否则将产生较大的测量误差。
（6）当测试回路中地电位超过2V时，应采取措施降低地电位，否则，测试将会出现较大误差。
（7）消除接地装置中的零序电流的影响。
对于工频电压电流法，在不停电的条件下，由于接地装置中存在电力系统的零序电流，它会影响工频接地电阻的实测值。
既可以通过增大接地装置测试电流值的办法，也可以用倒相法来减小零序电流对工频接地电阻实测值的影响。
（8）消除高频干扰电压的影响。
当测量用的电压线较长时，电压线上可能出现广播电磁场等交变电磁场产生的干扰电压。
如果用有效值电压表测量电压，则电压表的指示值要受高频干扰。
（9）消除输电线的避雷线的影响。
在许多变电站中，输电线的避雷线是与变电站的接地装置相连，这会影响变电站接地电阻的实测值。
因此，在测量前，应将避雷线与变电站接地装置的电连接断开。
（10）尽量增大工频电压电流法中的测试电流。
通过接地装置的测试电流大，则接地装置中的零序电流和干扰电压对测量结果的影响就小。
为了减小工频接地电阻实测值的误差，通过接地装置的测试电流不宜小于30A。
为了得到较大的测试电流，一般要求电流极的接地电阻不大于20Ω。
（11）应记录测试时的环境温度。
应用高阻电压表测电压。
（12）不要在雨后土壤较湿时进行测量。
3.4.2判断方法注意事项
a）电压极分别在3个不同位置时测得的视在电阻变化情况应与电压极引线距离变化趋势保持一致。
b）正常情况下，测得的接地网阻值应与历史数据比较接近，且与根据地网面积和土壤电阻率的估算值接近。
4原始记录与正式报告
4.1对原始记录与正式报告的要求
a）原始记录的填写要字迹清晰、完整、准确，不得随意涂改，不得留有空白，并在原始记录上注明使用的仪器设备名称和编号。
b）当记录表格出现某些“表格”确无数据记录时，可用“/”表示此格无数据。
c）若确属笔误，出现记录错误时，允许用“单线划改”，并要求更改者在更改旁边签名。
d）原始记录应由记录人员和审核人员二级审核签字；试验报告应由拟稿人员、审核人员、批准人员三级审核签字。
e）原始记录的记录人与审核人不得是同一人，正式报告的拟稿人与审核/批准人不得是同一人。
f）原始记录及试验报告应按规定存档。
地网测试表1
测点
位置
测试
电流
（A）
电流
极距
（m）
电压
极距
（m）
干扰
电压
（V）
测试
电压
（V）
接地
电阻值（Ω）
偏差（%）
地网测试表2
测点X
测点
注入电流
（A）
测试电压
（mV）
最大入地短路电流
（kA）
折算电压
（V）
1
25
2
25
3
25
地网测表3（接触电压）
序号
测量位置
测试
电压
（mV）
注入
电流
（A）
最大入地
短路电流（kA）
折算
电压
（V）
1
30
2
30
3
30
3.6接地网电位分布和跨步电压、接触电压、
3.6.1工作程序
接地网电位分布和跨步电压、接触电压、共模电压以及转移电位测量工作程序同工频接地电阻测量作业指导程序，在使用仪器设备上有以下增加：
多功能电压表：
1块
铜板：
2块
3.6.2安全措施
安全措施同接地电阻测量作业程序；危险点控制：
测试过程中防人身触电事故。
3.6.3作业项目、要求及质量标准
3.6.3.1测试方法
模拟地网在通入工频续流时地网各点电位分布情况，人的跨步约为0.8m，所以称水平距离为0.8m的两点间电位差为跨步电压，一般将距接地设备水平0.8m处，以及与沿该接地设备金属外壳（或架构）垂直于地面的距离为1.8m处两点间电压称为接触电压。
接地装置按测接地电阻的作业程序施加试验电流后，如图6、图7所示，分别测量地网场区电位分布、接触电压及跨步电压。
图6测量电位分布和跨步电压接线示意图
1—接地体；2—电压极；3—电流极；
图7测量接触电压接线示意图
1—接地体；2—电压极；3—电流极；4—电气设备
3.6.3.2测量步骤
1、测量电位分布和跨步电压
如图6所示加压，使流入接地体的电流为I，将电压极插入离接地体0.8m、1.6m、2.4m、3.2m、4.0m、4.8m、5.6m，以后增大到每5m移动一点，直到地网的边缘，测量并记录各个点对接地体的电位，对地网四个方向测量，作出电位分布曲线，在电位分布图上可得到任意相距0.8m两点间的跨步电压
U=K（Un-Un-1）
式中：
U—任意相距两点间的实际跨步电压（V）；
Un-Un-1—任意相距0.8m两点间测量的电压差（V）；
K—系数，其值等于Imax/I。
I为注入地网中的测试电流；Imax为被测接地装置内系统单相接地故障电流;
2测量接触电压
如图7所示，根据定义可测试设备的接触电位差，重点是场区边缘的和运行人员常接触的设备，如隔离开关、接地开关、构架等。
参照跨步电压测量方法测试电极可用铁钎紧密插入土壤中，根据定义量取距接地设备水平0.8m处，以及与沿接地设备金属外壳（或架构）垂直于地面的距离为1.8m处两点间电压，与跨步电压换算一样乘以系数K即可得到接触电压。
3测量结果判断
a）状况良好的接地装置的电位分布曲线表现比较平坦，通常曲线两端有些抬高；有剧烈起伏或突变通常说明接地装置状况不良；当该接地装置所在的变电站的有效接地系统的最大单相接地短路电流不超过35kA时，折算后得到的单位场区电位分布通常在20V以下，一般不宜超过60V，如果接近或超过80V则应尽快查明原因予以处理解决。
当该接地装置所在的变电站的有效接地系统的最大单相接地短路电流超过35kA时，参照以上原则判断测试结果。
b）跨步电压和接触电压的安全界定值参见DL/T621—1997。
当该接地装置所在的变电站的有效接地系统的最大单相接地短路电流不超过35kA时，跨步电压一般不宜超过80V，一个设备的接触电压不宜明显大于其他设备，一般不宜超过85V；当该接地装置所在的变电站的有效接地系统的最大单相接地短路电流超过35kA时，参照以上原则判断测试结果。
4共模电压测量
参照上述参数的测量作业程序，在每一导体和所规定的参照点之间（往往是大地或机架）进行测量，其相量电压的平均值即为共模电压。
或者测量同时加在电压表两测量端和规定公共端之间的那部分输入电压也可。
5转移电位测量
综合以上参数测量程序，模拟当接地短路电流流过接地装置时，测量由一端与接地装置连接的金属导体传递的接地装置的对地电位即为转移电位。
附录A
（资料性附录）
地网接地电阻试验原始记录
标识与编号
单位
试验地点
试验负责人
试验日期
试验参加人
试验温度
审核
记录
使用设备
接地网概况
测点位置
引出方向
地网、引线示意图
接地电阻测量结果：
电压极位置
P1-p2x距离（m）
阻值（Ω）
备注
P1-p20
P1-p21
P1-p22
3.7建筑物（升压站）防雷装置检测
1目的
检测接闪器（接闪网、接闪带、接闪杆、接闪线）、引下线，接地装置、室内设备等电位性能的好坏，达到应有的防雷效果，减轻雷电造成的损失。
2.接闪器的检查
2.1检查接闪器的位置是否正确，避雷带是否平正顺直，固定点支持件是否间距均匀，固定可靠，避雷带支持件间距是否符合水平直线距离不大于1.0m～1.5m、转弯处不大于0.5m。
2.2检查焊接处的焊缝是否饱满无遗漏，焊接时的搭接长度为：
扁钢与扁钢搭接为扁钢宽度的2倍，不少于三面施焊；圆钢与圆钢搭接为圆钢直径的6倍，双面施焊；圆钢与扁钢搭接为圆钢直径的6倍，双面施焊；扁钢与钢管，扁钢与角钢焊接，紧贴角钢外铡两面或紧贴3/4钢管表面，上下两侧施焊。
检查焊接部分补刷的防腐油漆是否完整。
2.3检查接闪器与建筑物顶部外露的其他金属物的电气连接、与避雷引下线电气连接。
2.4首次检测时应检查避雷网的网格尺寸是否符合DB52/T537—2008表1的要求，第一类防雷建筑物的接闪器（网、线）与风帽、放散管之间的距离应符合GB50057第3.2.1条第六款和第七款中的规定。
2.5首次检测时应用经纬仪或测高仪和卷尺测量接闪器的高度、长度，建筑物的长、宽、高，然后根据建筑物防雷类别用滚球法计算其保护范围。
2.6首次检测时应测量接闪器的规格尺寸，应符合DB52/T537—2008表2的要求。
检查接闪器是否锈蚀，如锈蚀其残存截面积不应小于原截面积的三分之二。
2.7检查接闪器上有无附着的其它电气线路。
2.8低层或多层建筑物利用屋顶女儿墙内或防水层内、保温层内的钢筋作暗敷接闪器时，暗敷深度不应大于30mm，并要对该建筑物周围的环境进行检查，防止可能发生的混凝土碎块坠落等事故隐患。
高层建筑物不应利用建筑物女儿墙内钢筋做为暗敷避雷带。
2.9利用楼板或结构圈梁混凝土内的钢筋作暗敷接闪器时的跟踪检测，应在施工过程中进行。
6.10检测接闪器的接地电阻。
3引下线的检查
3.1首次检测应检查引下线隐蔽工程纪录。
3.2检查明敷引下线是否平直，无急弯、固定牢靠。
引下线支持件间距是否符合水平直线部分0.5m～1.5m，垂直直线部分1.5m～3m，弯曲部分0.3m～0.5m的要求。
焊接处的焊缝是否饱满无遗漏，焊接长度应符合本规范第5.1.2.2条第二款的规定，焊接部分补刷的防腐油漆是否完整，引下线是否锈蚀。
检查引下线与接闪器和接地装置的焊接处是否锈蚀，油漆是否有遗漏及近地面的保护设施。
利用建筑物内钢筋做为暗敷引下线的跟踪检测，应在施工过程中进行。
3.3首次检测时应测量每相邻两根引下线之间的距离，记录引下线布置的位置、总根数，每根引下线为一个检测点，按顺序编号检测。
3.4首次检测时应用游标卡尺测量每根引下线的尺寸规格。
3.5检查明敷引下线上有无附着的其他电气线路。
测量明敷引下线与附近其他电气线路的距离，一般不应小于1m.
3.6检查断接卡的设置是否符合本规范第5.1.3.1条第4项的规定。
3.7当引下线暗敷且未设断接卡而与接地装置直接连接时，可在引下线与接地装置不断开的情况下对防雷装置电器通路和工频接地电阻值进行检测，其检测方法是：
被测建筑物是用多根暗敷引下线接至接地装置时，应根据建筑物防雷类别所规定的引下线间距12m（一类）、18m（二类）、25m（三类）在建筑物顶面敷设的避雷带上选择检测点，每一检测点作为待测接地极G′，由G′将连接导线引至接地电阻仪，然后按仪器说明书使用方法测试。
接地极G′和电流极C之间的距离大于40m时，电位极P的位置可插在G′、C连线中间附近，其距离误差允许范围为10m，此时仅考虑仪表的灵敏度。
当G′合C之间的距离小于40m时，则因将电位极P插于G′与C的中间位置。
三极（G′、P、C）应在一条直线上且应垂直于地网，应避免平行布置。
当建筑物周边为掩饰或水泥地面时，可将P、C极与平铺放置在地面上每块面积不小于250mm*250mm的钢板连接，并用水润湿透后实时检测。
4接地装置的检测
若建筑物接地与变电站接地共用接地装置，则不再单独测量建筑的接地装置，采用变电站接地网检测所得的结果，此外，可按下述方法进行检查及检测
4.1检查
——首次检测时应查看隐蔽工程纪录；
——检查接地装置的填土有无沉陷情况；
——检查有无因挖土方、敷设管线或种植树木而挖断接地装置；
——首次检测时应检查相邻接地体在未进行等电位连接时的地中距离：
4.2用毫欧表检测两相邻接地装置的电气连接
为检测两相邻接地装置是否达到DB52/T537—2008第5.2.3.1条规定的共用接地系统要求或独立接地要求，首次检测时应使用毫欧表对两相邻接地装置进行测量。
如测得阻值不大于1Ω，则断定为电气导通，如测得阻值偏大，则判定为各自为独立接地。
注：
接地网完整性测试可参见GB/T17949.1的8.3节。
4.3接地装置的接地电阻值测量
接地装置的工频接地电阻值测量常用三极法和使用接地电阻表法，其测得的值为工频接地电阻值，当需要冲击接地电阻值时，应按DB52/T537—2008附录B（规范性附录）的规定进行换算。
三极法的三极是指图1上的被测接地装置G，测量用的电压极P和电流极C。
图中测量用的电流极C和电压极P离被测接地装置G边缘的距离为dGC=（4～5）D和dGP=（0.5～0.6）dGC，D为被测接地装置的最大对角线长度，点P可以认为是处在实际的零电位区内。
为了较准确地找到实际零电位区时，可把电压极沿测量用电流极与被测接地装置之间连接线方向移动三次，每次移动的距离约为dGC的5%，测量电压极P与接地装置G之间的电压。
如果电压表的三次指示值之间的相对误差不超过5%，则可以把中间位置作
为测量用电压极的位置。
图1三极法的原理接线图
把电压表和电流表的指示值UG和I代入式中去，得到被测接地装置的工频接地电阻RG。
当被测接地装置的面积较大而土壤电阻率不均匀时，为了得到较可信的测试结果，宜将电流极离被测接地装置的距离增大，同时电压极离被测接地装置的距离也相应地增大。
在测量工频接地电阻时，如dGC取（4～5）D值有困难，当接地装置周围的土壤电阻率较均匀时，dGC可以取2D值，而dGP取D值；当接地装置周围的土壤电阻率不均匀时，dGC可以取3D值，dGP值取1.7D值。
另外，建筑物的接地装置可以采用简易测量法，使用接地电阻表（仪）进行接地电阻值测量，测量时按选用仪器的要求进行操作。
7.安全措施
a）防雷装置安全性能检测工作应杜绝检测安全事故的发生。
b）检测人员必须遵守安全生产制度，雷雨天禁止检测。
c）高空检测必须佩带安全带、安全帽、固定并系安全绳等安全保护装置，检测仪器和检测设备不得放置在高空易坠落处。
如需高空放线检测，则应避开电力线路、通讯线路以及其他架空线路，同时放线不得损坏被检测物的其他设施。
d）进入工作现场的工作人员必须戴安全帽。
e）应严格履行保证安全的技术措施和组织措施。
试验设备放置现场及电流极周围10～50米范围内应装设遮栏，向外悬挂“止步，高压危险!
”的标示牌，并派人看守。
f）测量导线间的连接点必须用绝缘物包裹，并尽量悬空地面
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