一种风力发电机组的y型接地装置的制造方法
一种风力发电机组的y型接地装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风力发电场防雷接地技术领域，具体涉及一种风力发电机组的Y型接地装置。
【背景技术】
[0002]在风力发电场的防雷接地工程中，通常会设置泄放雷电流的接地装置，由于风力发电场址处地下方多为岩石，土壤电阻较高，一般需要将多台风发电机的接地装置互相连接以提高泄放电流的效果，满足接地要求。随着风电机组的单机容量增大和机身高度的增加，风力发电场中风电机组的间隔距离越来越大，使得把每台风力发电机的接地装置互联成网的成本越来越高。
[0003]对于风力发电机组的防雷保护主要考虑两个方面:一是机舱，二是叶片。机舱防雷保护是在机舱外壳后端设置避雷针，并通过钢质外壳及塔筒接地。叶片的防雷保护，主要是在叶片两侧安装雷电接收器，雷电接收器连接一个传导系统，以受控的方式把雷电流引过叶片，并通过塔筒入地，从而实现对叶片的保护，机舱内的发电机必须使用专用的接地电缆与风力发电机的接地装置连接，而机舱内的其它部件均与机舱底座直接连接。出于保障风电机组的正常安全运行和工作人员人身安全的考虑，风电机组的接地电阻一般要小于4欧姆，接地装置的接地电阻大小直接影响风电机组的防雷水平，接地装置的验收仍然以工频接地电阻是否合格作为唯一标准，但在高频率、大幅值的雷电流作用下，地网泄散电流过程中会产生火花效应和电感效应，此时工频特性无法真实反映出接地装置的防雷效果，需要考虑接地极的冲击特性。在高土壤电阻率地区，电流的散流能力较差，冲击接地电阻较高，对风力发电场的正常安全运行和和工作人员的人身安全造成威胁。
[0004]中国专利“风电机组垂直多层复合雷电保护接地装置(CN202495578U) ”提供了一种由多个单层水平接地导体和垂直接地导体组成的接地装置，降阻效果明显，但其结构相对而言较为复杂。
[0005]中国专利“降低风力发电机接地电阻的接地体(CN202523855U) ”提供了一种钢筋笼接地体，降阻效果明显，但该接地装置体积较大，结构复杂，不便于施工安装。
[0006]在风力发电场的建设中，通常会设置泄放雷电流的接地装置，传统的风力发电机组接地装置一般为水平圆形，且仅采用圆形，占地面积大，施工难度高，接地电阻高，无法满足风力发电机组对接地电阻要求。为了降低风电机组的接地电阻，通常采取的措施是采用多台风电机组接地装置互联、接地模块、扩大地网面积、引外接地等方法来降低接地电阻。然而在实际的施工过程中，随着风电机组的单机容量增大和机身高度的增加，风力发电场中风电机组的间隔距离越来越大，使得把每台风力发电机的接地装置互联成网的成本越来越高，且接地工程常常会受到接地面积的限制，无法通过扩大接地网面积和引外接地等方法来降低接地电阻，因此有必要设计一种适合风电机组的新型接地装置。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种风力发电机组的Y型接地装置，能够在满足风电机组工频特性的同时，可以改善接地网的冲击特性，达到降低风电机组冲击接地电阻的目的，提高风电机组的防雷水平。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是:一种风力发电机组的Y型接地装置，包括环状接地体，过环状接地体的中心，与环状接地体相连，焊接有两个相互垂直的连接电极，在连接电极与环状电极的交点处焊接有与环状接地体处于同一平面的Y型电极，在连接电极与环状电极的交点处还焊接有垂直向下的垂直接地体。
[0009]所述Y型电极包括主电极和分支电极，主电极的一端连接环状接地体，另一端连接有两个分支电极。
[0010]所述分支电极的中点处设有垂直向下的垂直电极。
[0011]所述环状接地体为圆形。
[0012]所述环状接地体为正方形。
[0013]所述环状接地体的四个顶点为环状电极与连接电极的交点。
[0014]采用上述装置，本实用新型提供一种风力发电机组的Y型接地装置，增设Y型电极和垂直接地体，增设Y型电极，一方面额外增加了雷电流的散流通道，电流的增加、下降速度加快，且增大了相邻电极之间的距离，减小了相邻导体间的屏蔽效应，促进散流；另一方面，畸变了接地装置的局部电场，增强火花电离作用，促进端部散流。土壤电阻率一般是随着深度的增加而减小，增设垂直接地体，可以使电流流入电阻率较低的土壤处，加快冲击散流。相对于传统的水平圆形接地装置，本实用新型降阻效果非常显著，可以满足单台风力发电机组对接地电阻的要求。本实用新型在满足接地网工频特性要求的同时，可以改善接地网的冲击特性，加快散流，达到效降低高土壤电阻率下风电机组的冲击接地电阻的目的，提高风电机组的防雷水平。且本实用新型，在有限的接地面积上创造出更大的有效接地面积，能做到减小开挖面积从而减少了对地表植被的破坏，有益于水土保持，防止土地沙漠化，对环境保护有一定意义。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
[0016]图1为本实用新型的结构示意图；
[0017]图2为环状接地为正方形的结构示意图；
[0018]图中:环状接地体1、连接电极2、垂直接地体3、主电极4、分支电极5、垂直电极6。
【具体实施方式】
[0019]实施例1:
[0020]如图1所示，一种风力发电机组的Y型接地装置，包括环状接地体I，过环状接地体I的中心，与环状接地体I相连，焊接有两个相互垂直的连接电极2，增大了散流面积，在连接电极2与环状电极I的交点处焊接有与环状接地体I处于同一平面的Y型电极，在连接电极2与环状电极I的交点处还焊接有垂直向下的垂直接地体3，一方面加大了垂直接地体3之间的距离，减小了屏蔽效应，促进了同极性电流在土壤中的扩散，减小了散流电阻，另一方面可以使电流流入电阻率较低的土壤处，加快冲击散流。
[0021]所述Y型电极包括主电极4和分支电极5，主电极4的一端连接环状接地体， 另一端连接有两个分支电极5 ;相对于十字型屏蔽系数1.49、星型电极屏蔽系数6.25来讲，Y型电极的屏蔽系数为0.60，屏蔽系数较小，Y型电极，一方面额外增加了雷电流的散流通道，电流的增加下降速度加快，且增大了相邻Y型电极之间的距离，减小了相邻导体间的屏蔽效应，促进散流；另一方面，由于分支电极5的存在，畸变了接地装置的局部电场，增强火花电离作用，促进端部散流。
[0022]所述分支电极5的中点处设有垂直向下的垂直电极6，一方面加大了垂直电极6之间的距离，减小了屏蔽效应，促进了同极性电流在土壤中的扩散，减小了散流电阻，另一方面可以使电流流入电阻率较低的土壤处，加快冲击散流。
[0023]所述环状接地体I为圆形。
[0024]在实际的工程中，由于塔筒为环状结构，以及考虑屏蔽作用尽量小，而且考虑施工量和开挖量，放射状接地极因结构对称，焊接点少而被广泛应用，在有效长度方面由于雷电流等值频率高，因此接地体自身的电感会抑制电流的扩散，不过在实际工程中，接地极的有效长度跟工频接地电阻的要求是一致的。本实用新型选用的连接电极2、主电极4、分支电极5、垂直接地体3、垂直电极6之间的长度之比为6:6:1:2: 2，这样在满足工频接地电阻的同时，满足接地极的有效长度要求，可以减小电极自身电感的作用，使降阻效果达到最优化，各装置之间的连接方式采用标准焊接方式连接。
[0025]实施例2:
[0026]如图2所示，一种风力发电机组的Y型接地装置，包括环状接地体I，过环状接地体I的中心，与环状接地体I相连，焊接有两个相互垂直的连接电极2，增大了散流面积，在连接电极2与环状电极I的交点处焊接有与环状接地体I处于同一平面的Y型电极，在连接电极2与环状电极I的交点处还焊接有垂直向下的垂直接地体3，一方面加大了垂直接地体3之间的距离，减小了屏蔽效应，促进了同极性电流在土壤中的扩散，减小了散流电阻，另一方面可以使电流流入电阻率较低的土壤处，加快冲击散流。
[0027]所述Y型电极包括主电极4和分支电极5，主电极4的一端连接环状接地体，另一端连接有两个分支电极5 ;相对于十字型屏蔽系数1.49、星型电极屏蔽系数6.25来讲，Y型电极的屏蔽系数为0.60，屏蔽系数较小，Y型电极，一方面额外增加了雷电流的散流通道，电流的增加下降速度加快，且增大了相邻Y型电极之间的距离，减小了相邻导体间的屏蔽效应，促进散流；另一方面，由于分支电极5的存在，畸变了接地装置的局部电场，增强火花电离作用，促进端部散流。
[0028]所述分支电极5的中点处设有垂直向下的垂直电极6，一方面加大了垂直电极6之间的距离，减小了屏蔽效应，促进了同极性电流在土壤中的扩散，减小了散流电阻，另一方面可以使电流流入电阻率较低的土壤处，加快冲击散流。
[0029]所述环状接地体I为正方形。
[0030]所述环状接地体I的四个顶点为环状电极I与连接电极2的交点。
[0031]在实际的工程中，由于塔筒为环状结构，以及考虑屏蔽作用尽量小，而且考虑施工量和开挖量，放射状接地极因结构对称，焊接点少而被广泛应用，在有效长度方面由于雷电流等值频率高，因此接地体自身的电感会抑制电流的扩散，不过在实际工程中，接地极的有效长度跟工频接地电阻的要求是一致的。本实用新型选用的连接电极2、主电极4、分支电极5、垂直接地体3、垂直电极6之间的长度之比为6:6:1:2: 2，这样在满足工频接地电阻的同时，满足接地极的有效长度要求，可以减小电极自身电感的作用，使降阻效果达到最优化，各装置之间的连接方式采用标准焊接方式连接。
[0032]使用时，将这一结构埋入地表以下，当遭受雷击时，由于增加了 Y型电极和垂直接地装置，相当于额外增加了散流通道，电流的增加下降速度加快，促进了同极性电流在土壤中的扩散，减小了散流电阻，增强了火花电离作用，增大了接地极的有效长度，促进散流过程中的火花效应，达到降低风电机组冲击接地电阻的目的，提高风电机组的防雷水平。
【主权项】
1.一种风力发电机组的Y型接地装置，包括环状接地体(I)，其特征在于:过环状接地体(I)的中心，与环状接地体(I)相连，焊接有两个相互垂直的连接电极(2)，在连接电极(2)与环状电极(I)的交点处焊接有与环状接地体(I)处于同一平面的Y型电极，在连接电极(2)与环状电极(I)的交点处还焊接有垂直向下的垂直接地体(3)。2.根据权利要求1所述一种风力发电机组的Y型接地装置，其特征在于:所述Y型电极包括主电极(4)和分支电极(5)，主电极(4)的一端连接环状接地体，另一端连接有两个分支电极(5)。3.根据权利要求2所述一种风力发电机组的Y型接地装置，其特征在于:所述分支电极(5)的中点处设有垂直向下的垂直电极(6)。4.根据权利要求1所述一种风力发电机组的Y型接地装置，其特征在于:所述环状接地体(I)为圆形。5.根据权利要求1所述一种风力发电机组的Y型接地装置，其特征在于:所述环状接地体(I)为正方形。6.根据权利要求5所述一种风力发电机组的Y型接地装置，其特征在于:所述环状接地体(I)的四个顶点为环状电极(I)与连接电极(2 )的交点。
【专利摘要】一种风力发电机组的Y型接地装置，包括环状接地体，过环状接地体的中心，与环状接地体相连，焊接有两个相互垂直的连接电极，在连接电极与环状电极的交点处焊接有与环状接地体处于同一平面的Y型电极，在连接电极与环状电极的交点处还焊接有垂直向下的垂直接地体。本实用新型提供一种风力发电机组的Y型接地装置，能够在满足风电机组工频特性的同时，可以改善接地网的冲击特性，达到降低风电机组冲击接地电阻的目的，提高风电机组的防雷水平。
【IPC分类】H01R4/66
【公开号】CN204696254
【申请号】CN201520470518
【发明人】赵习武, 邓长征, 邱立
【申请人】三峡大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月3日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风力发电场防雷接地技术领域，具体涉及一种风力发电机组的Y型接地装置。
【背景技术】
[0002]在风力发电场的防雷接地工程中，通常会设置泄放雷电流的接地装置，由于风力发电场址处地下方多为岩石，土壤电阻较高，一般需要将多台风发电机的接地装置互相连接以提高泄放电流的效果，满足接地要求。随着风电机组的单机容量增大和机身高度的增加，风力发电场中风电机组的间隔距离越来越大，使得把每台风力发电机的接地装置互联成网的成本越来越高。
[0003]对于风力发电机组的防雷保护主要考虑两个方面:一是机舱，二是叶片。机舱防雷保护是在机舱外壳后端设置避雷针，并通过钢质外壳及塔筒接地。叶片的防雷保护，主要是在叶片两侧安装雷电接收器，雷电接收器连接一个传导系统，以受控的方式把雷电流引过叶片，并通过塔筒入地，从而实现对叶片的保护，机舱内的发电机必须使用专用的接地电缆与风力发电机的接地装置连接，而机舱内的其它部件均与机舱底座直接连接。出于保障风电机组的正常安全运行和工作人员人身安全的考虑，风电机组的接地电阻一般要小于4欧姆，接地装置的接地电阻大小直接影响风电机组的防雷水平，接地装置的验收仍然以工频接地电阻是否合格作为唯一标准，但在高频率、大幅值的雷电流作用下，地网泄散电流过程中会产生火花效应和电感效应，此时工频特性无法真实反映出接地装置的防雷效果，需要考虑接地极的冲击特性。在高土壤电阻率地区，电流的散流能力较差，冲击接地电阻较高，对风力发电场的正常安全运行和和工作人员的人身安全造成威胁。
[0004]中国专利“风电机组垂直多层复合雷电保护接地装置(CN202495578U) ”提供了一种由多个单层水平接地导体和垂直接地导体组成的接地装置，降阻效果明显，但其结构相对而言较为复杂。
[0005]中国专利“降低风力发电机接地电阻的接地体(CN202523855U) ”提供了一种钢筋笼接地体，降阻效果明显，但该接地装置体积较大，结构复杂，不便于施工安装。
[0006]在风力发电场的建设中，通常会设置泄放雷电流的接地装置，传统的风力发电机组接地装置一般为水平圆形，且仅采用圆形，占地面积大，施工难度高，接地电阻高，无法满足风力发电机组对接地电阻要求。为了降低风电机组的接地电阻，通常采取的措施是采用多台风电机组接地装置互联、接地模块、扩大地网面积、引外接地等方法来降低接地电阻。然而在实际的施工过程中，随着风电机组的单机容量增大和机身高度的增加，风力发电场中风电机组的间隔距离越来越大，使得把每台风力发电机的接地装置互联成网的成本越来越高，且接地工程常常会受到接地面积的限制，无法通过扩大接地网面积和引外接地等方法来降低接地电阻，因此有必要设计一种适合风电机组的新型接地装置。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种风力发电机组的Y型接地装置，能够在满足风电机组工频特性的同时，可以改善接地网的冲击特性，达到降低风电机组冲击接地电阻的目的，提高风电机组的防雷水平。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是:一种风力发电机组的Y型接地装置，包括环状接地体，过环状接地体的中心，与环状接地体相连，焊接有两个相互垂直的连接电极，在连接电极与环状电极的交点处焊接有与环状接地体处于同一平面的Y型电极，在连接电极与环状电极的交点处还焊接有垂直向下的垂直接地体。
[0009]所述Y型电极包括主电极和分支电极，主电极的一端连接环状接地体，另一端连接有两个分支电极。
[0010]所述分支电极的中点处设有垂直向下的垂直电极。
[0011]所述环状接地体为圆形。
[0012]所述环状接地体为正方形。
[0013]所述环状接地体的四个顶点为环状电极与连接电极的交点。
[0014]采用上述装置，本实用新型提供一种风力发电机组的Y型接地装置，增设Y型电极和垂直接地体，增设Y型电极，一方面额外增加了雷电流的散流通道，电流的增加、下降速度加快，且增大了相邻电极之间的距离，减小了相邻导体间的屏蔽效应，促进散流；另一方面，畸变了接地装置的局部电场，增强火花电离作用，促进端部散流。土壤电阻率一般是随着深度的增加而减小，增设垂直接地体，可以使电流流入电阻率较低的土壤处，加快冲击散流。相对于传统的水平圆形接地装置，本实用新型降阻效果非常显著，可以满足单台风力发电机组对接地电阻的要求。本实用新型在满足接地网工频特性要求的同时，可以改善接地网的冲击特性，加快散流，达到效降低高土壤电阻率下风电机组的冲击接地电阻的目的，提高风电机组的防雷水平。且本实用新型，在有限的接地面积上创造出更大的有效接地面积，能做到减小开挖面积从而减少了对地表植被的破坏，有益于水土保持，防止土地沙漠化，对环境保护有一定意义。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
[0016]图1为本实用新型的结构示意图；
[0017]图2为环状接地为正方形的结构示意图；
[0018]图中:环状接地体1、连接电极2、垂直接地体3、主电极4、分支电极5、垂直电极6。
【具体实施方式】
[0019]实施例1:
[0020]如图1所示，一种风力发电机组的Y型接地装置，包括环状接地体I，过环状接地体I的中心，与环状接地体I相连，焊接有两个相互垂直的连接电极2，增大了散流面积，在连接电极2与环状电极I的交点处焊接有与环状接地体I处于同一平面的Y型电极，在连接电极2与环状电极I的交点处还焊接有垂直向下的垂直接地体3，一方面加大了垂直接地体3之间的距离，减小了屏蔽效应，促进了同极性电流在土壤中的扩散，减小了散流电阻，另一方面可以使电流流入电阻率较低的土壤处，加快冲击散流。
[0021]所述Y型电极包括主电极4和分支电极5，主电极4的一端连接环状接地体， 另一端连接有两个分支电极5 ;相对于十字型屏蔽系数1.49、星型电极屏蔽系数6.25来讲，Y型电极的屏蔽系数为0.60，屏蔽系数较小，Y型电极，一方面额外增加了雷电流的散流通道，电流的增加下降速度加快，且增大了相邻Y型电极之间的距离，减小了相邻导体间的屏蔽效应，促进散流；另一方面，由于分支电极5的存在，畸变了接地装置的局部电场，增强火花电离作用，促进端部散流。
[0022]所述分支电极5的中点处设有垂直向下的垂直电极6，一方面加大了垂直电极6之间的距离，减小了屏蔽效应，促进了同极性电流在土壤中的扩散，减小了散流电阻，另一方面可以使电流流入电阻率较低的土壤处，加快冲击散流。
[0023]所述环状接地体I为圆形。
[0024]在实际的工程中，由于塔筒为环状结构，以及考虑屏蔽作用尽量小，而且考虑施工量和开挖量，放射状接地极因结构对称，焊接点少而被广泛应用，在有效长度方面由于雷电流等值频率高，因此接地体自身的电感会抑制电流的扩散，不过在实际工程中，接地极的有效长度跟工频接地电阻的要求是一致的。本实用新型选用的连接电极2、主电极4、分支电极5、垂直接地体3、垂直电极6之间的长度之比为6:6:1:2: 2，这样在满足工频接地电阻的同时，满足接地极的有效长度要求，可以减小电极自身电感的作用，使降阻效果达到最优化，各装置之间的连接方式采用标准焊接方式连接。
[0025]实施例2:
[0026]如图2所示，一种风力发电机组的Y型接地装置，包括环状接地体I，过环状接地体I的中心，与环状接地体I相连，焊接有两个相互垂直的连接电极2，增大了散流面积，在连接电极2与环状电极I的交点处焊接有与环状接地体I处于同一平面的Y型电极，在连接电极2与环状电极I的交点处还焊接有垂直向下的垂直接地体3，一方面加大了垂直接地体3之间的距离，减小了屏蔽效应，促进了同极性电流在土壤中的扩散，减小了散流电阻，另一方面可以使电流流入电阻率较低的土壤处，加快冲击散流。
[0027]所述Y型电极包括主电极4和分支电极5，主电极4的一端连接环状接地体，另一端连接有两个分支电极5 ;相对于十字型屏蔽系数1.49、星型电极屏蔽系数6.25来讲，Y型电极的屏蔽系数为0.60，屏蔽系数较小，Y型电极，一方面额外增加了雷电流的散流通道，电流的增加下降速度加快，且增大了相邻Y型电极之间的距离，减小了相邻导体间的屏蔽效应，促进散流；另一方面，由于分支电极5的存在，畸变了接地装置的局部电场，增强火花电离作用，促进端部散流。
[0028]所述分支电极5的中点处设有垂直向下的垂直电极6，一方面加大了垂直电极6之间的距离，减小了屏蔽效应，促进了同极性电流在土壤中的扩散，减小了散流电阻，另一方面可以使电流流入电阻率较低的土壤处，加快冲击散流。
[0029]所述环状接地体I为正方形。
[0030]所述环状接地体I的四个顶点为环状电极I与连接电极2的交点。
[0031]在实际的工程中，由于塔筒为环状结构，以及考虑屏蔽作用尽量小，而且考虑施工量和开挖量，放射状接地极因结构对称，焊接点少而被广泛应用，在有效长度方面由于雷电流等值频率高，因此接地体自身的电感会抑制电流的扩散，不过在实际工程中，接地极的有效长度跟工频接地电阻的要求是一致的。本实用新型选用的连接电极2、主电极4、分支电极5、垂直接地体3、垂直电极6之间的长度之比为6:6:1:2: 2，这样在满足工频接地电阻的同时，满足接地极的有效长度要求，可以减小电极自身电感的作用，使降阻效果达到最优化，各装置之间的连接方式采用标准焊接方式连接。
[0032]使用时，将这一结构埋入地表以下，当遭受雷击时，由于增加了 Y型电极和垂直接地装置，相当于额外增加了散流通道，电流的增加下降速度加快，促进了同极性电流在土壤中的扩散，减小了散流电阻，增强了火花电离作用，增大了接地极的有效长度，促进散流过程中的火花效应，达到降低风电机组冲击接地电阻的目的，提高风电机组的防雷水平。
【主权项】
1.一种风力发电机组的Y型接地装置，包括环状接地体(I)，其特征在于:过环状接地体(I)的中心，与环状接地体(I)相连，焊接有两个相互垂直的连接电极(2)，在连接电极(2)与环状电极(I)的交点处焊接有与环状接地体(I)处于同一平面的Y型电极，在连接电极(2)与环状电极(I)的交点处还焊接有垂直向下的垂直接地体(3)。2.根据权利要求1所述一种风力发电机组的Y型接地装置，其特征在于:所述Y型电极包括主电极(4)和分支电极(5)，主电极(4)的一端连接环状接地体，另一端连接有两个分支电极(5)。3.根据权利要求2所述一种风力发电机组的Y型接地装置，其特征在于:所述分支电极(5)的中点处设有垂直向下的垂直电极(6)。4.根据权利要求1所述一种风力发电机组的Y型接地装置，其特征在于:所述环状接地体(I)为圆形。5.根据权利要求1所述一种风力发电机组的Y型接地装置，其特征在于:所述环状接地体(I)为正方形。6.根据权利要求5所述一种风力发电机组的Y型接地装置，其特征在于:所述环状接地体(I)的四个顶点为环状电极(I)与连接电极(2 )的交点。
【专利摘要】一种风力发电机组的Y型接地装置，包括环状接地体，过环状接地体的中心，与环状接地体相连，焊接有两个相互垂直的连接电极，在连接电极与环状电极的交点处焊接有与环状接地体处于同一平面的Y型电极，在连接电极与环状电极的交点处还焊接有垂直向下的垂直接地体。本实用新型提供一种风力发电机组的Y型接地装置，能够在满足风电机组工频特性的同时，可以改善接地网的冲击特性，达到降低风电机组冲击接地电阻的目的，提高风电机组的防雷水平。
【IPC分类】H01R4/66
【公开号】CN204696254
【申请号】CN201520470518
【发明人】赵习武, 邓长征, 邱立
【申请人】三峡大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月3日
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