袁敏杰
中国电建集团核电工程有限公司，山东省济南市 272002
1 前言
风力资源取之不尽、用之不竭，利用风力发电可以节省石油、煤炭资源，减少环境污染，符合国家节能减排计划，被国家列为重点扶持推广项目。风力发电场风力发电机组接地施工具有施工时间短、施工难度小等特点，往往不被施工单位所重视，但是风机的接地保护又是尤其至关重要；风力发电机组接地一般采用接地体、连接线组成接地网络。
中国电建集团核电工程有限公司近年在鲁能海西州多能互补集成优化示范工程400MW风电场（南风场）、青海海南州多能互补集成优化示范工程共和400MW风电场等多个项目的风力发电场风机基础接地施工中积累了较多的经验，使用的工艺方法有效提高了施工效率、保证了施工质量。为促进风力发电场风机基础接地施工作业规范化，促进施工技术进步，确保工艺质量，制定本施工工法。
2 工法特点
2.0.1利用风机开挖基础进行接地施工，减少了二次开挖节约了成本；
2.0.2采用螺旋钻孔机进行引孔，减小了打击时对热镀锌层的破坏程度，保护了接地极的使用寿命；
2.0.3利用了基础基坑深度，保证了接地极、接地母线所处土壤环境长年潮湿、温度恒定，保证了风机基础接地电阻。
2.0.4结合接地模块、离子缓释剂保证了风机基础接地电阻的合格率。
3适用范围
本工法适用于高海拔、严寒、地表水位较深环境中的风力发电场风机基础接地施工，类似环境的风机基础接地施工也可参照进行。
4工艺原理
4.0.1风机基础混凝土浇筑完养护14天后进行回填土施工，回填土施工完毕再进行接地沟的二次开挖，既浪费了人力也浪费了物力。本工法利用了风机基础开挖的基坑进行接地网的施工，既保证了接地电阻又节约了成本；
4.0.2利用此工法进行施工，大大节省了施工成本，提高了施工效率；
4.0.3土壤电阻率可受多种因素影响，包括土质的湿度、紧密度、土壤结构等，此外，土壤中的可溶性电解质含量也会对土壤电阻率产生影响；在上述因素中，湿度的影响作用最大，当温度发生变化时，土壤电阻率也会发生变化。利用此工法进行风机基础接地施工，既保证了接地极的安装深度（基坑深度+接地极打入土壤深度）、也保证了接地极及接地母线所处土壤的湿度、温度等，为后续风机安全、稳定运行打下了坚实基础（图4.0.3）。
图 4.0.3风机基础主体接地施工示意图
5 施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
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5.2操作要点
5.2.1施工准备
1、根据设计图纸编制物资需求计划，提前发现施工问题，制定解决方案，并完成施工组织设计、开工报告、图纸会审、施工作业指导书的报验审批；
2、施工需要的的人力、机械、材料、工器具全部到位；
3、在深基坑、易塌方施工危险区域办理施工作业票，对施工人员进行详细的安全、技术交底。
5.2.2接地极制作
1、领料。对材料进行检查，查看其是否为镀锌材料，是否为热镀锌方式，是否存在不均匀镀锌情况，对镀锌层进行金属敲击，其不会出现脱落。使用游标卡尺等工具对所领材料尺寸进行测量，其需要符合设计需求，并具有合格证明。
2、下料。选择使用下料为无齿锯下料，根据设计需求采用热镀锌钢管，2500mm为下料长度，切口处需要整齐无毛刺，需要对其进行防腐处理。
3、接地极和母线连接的管箍加工。截取镀锌扁钢，把其切口边缘的毛刺锉去，以设计图纸为基础进行加工（图5.2.2）。
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图 5.2.2管箍加工示意图
4、接地极和管箍的焊接。依据设计图纸及规范要求把管箍和接地极在加工平台进行焊接，要求Ω半圆处上下两搭接面进行焊接，焊缝要求饱满、无夹渣、气孔。
5.2.3接地母线敷设
1、扁钢要侧立放置。
2、扁钢搭接长度小比自身宽度多一倍。
3、焊接扁钢时采用焊接方式为2面焊接，不能有气孔或残渣，焊口需要无毛刺。
4、以设计图纸为基础，对接地点进行预留，焊接接地带交叉部分并给予其加固措施。
5、当焊口自然冷区之后，把焊渣清除，对其进行防腐处理，如果镀锌层有破损，则需要对其展开全面防腐措施。
5.2.4接地极引孔
1、根据图纸设计要求进行均布接地极。
2、根据接地极的规格型号选择引孔设备的钻杆，钻杆直径要略大于接地极直径，以免接地极放入困难。
3、现场要根据实际情况进行钻孔施工，确保钻孔垂直，成孔美观（图5.2.4）。
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图 5.2.4接地极引孔示意图
5.2.5引孔检查、验收
1、成孔的直径、深度要满足接地极施工要求。
2、不合格的引孔要重新进行钻孔，在原引孔基础上或者另选位置施工。
3、重新引孔后需要对其进行检查等操作，如果检查结果不合格，则需要返工，如果合格，则可进行后续工程。
5.2.6接地极、接地母线及接地模块焊接
1、接地极引孔合格后进行接地极、接地母线的焊接工作。
2、焊接工作要由合格的焊工进行施工。
3、接地模块的埋设与焊接要按照图纸及规范要求施工，施工时要轻拿轻放，以免损坏接地模块影响接地效果（图5.2.6）。
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图 5.2.6接地模块安装示意图
4、以图纸为基础对接地母线引上点进行预留操作，预留引上点数量需要符合设计需求，需要牢固焊接地上部分接地网和箱变接地，需要以图纸为基础对接地端子进行预留操作。
5、按照设计及风机厂家技术要求接地引上线一般要上引3个点，3个点均匀分布于基础环内三个接地点，
5.2.7验收签证
接地项目属四级验收，接地扁钢和接地极敷设安装完后，先进行自检，自检完后，再通知质检和监理部门进行验收并办理隐蔽工程签证，只有经四级验收合格后方能进行隐蔽施工。
5.2.8回填土施工
1、因为本工法要求的接地是在风机基础基坑内施工，因此接地验收合格及风机基础混凝土养护14天后方可进行回填土施工。
2、用纯土回填第一层，回填后需要进行压实操作，土中不能有杂物，包括水泥、石块等，回填土需要没过接地母线和接地极，没过高度为0.5米左右。
3、后续回填土不做严格意义要求，但是要分层夯实。
4、回填土要做压实度试验，每层压实度系数要大于等于0.94或遵照设计及规范要求（图5.2.8）。
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图 5.2.8 回填土压实示意图
5.2.9接地电阻测试
1、选择使用ZC29B-2接地电阻测试仪，设备使用前需要计量。
2、在进行测试前，首先调零检流计指针，倍率标准杆放置在最大倍数位置处，缓慢摇动，对测量标度盘进行调整，使其为零。
3、加快摇速，使其为120r/min，调到平衡，观察刻度盘刻度，把其和倍率相乘，所得数值即为电阻值。
4、20m为电位探测接线长度，40m为电流探针接线长度。
5、风机及箱变接地电阻值应符合设计要求（≤4Ω），施工完毕后进行实测，若不满足要求则可采取增加垂直接地极，扩大接地面积。
6、注意接地电阻的测试不宜在雨雪天气后3天内测试。
5.3劳动力组织
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7质量控制
7.1主控项目
7.1.1以满足设计需求为出发点对接地装置进行设置，对测试点进行设置，测试点附近不应该有墙面等，需要具有清晰的标识。
检查数量：全数检查。
检查方法：观察检查。
7.1.2以设计需求为基础对接地电阻值进行限定。
检查数量：全数检查。
检查方法：使用接地电阻测试仪进行检查，对相关记录进行查阅。
7.1.3以满足设计需求为基础接地装置型号、规格等进行限定。
检查数量：全数检查。
检查方法：对其进行观察，对相关记录进行查阅。
7.1.4如果接地电阻无法满足设计需求，则需要采取相关方式让接地电阻降低，需要满足的标准为：
1、如果选择使用降阻剂，则需选择使用相同品牌降阻剂，对降阻剂进行的调制的水需要无杂物无污染；使用时需要与接地体周围垂直灌注；
2、如果采用人工接地体外延等方式降低土壤电阻率，需要对地质结构进行观察，掌握相关资料，明确地下电阻率分布情况；
3、采用接地模块时，接地模块的顶面埋深不应小于 1m ，接地模块间距不应小于模块长度的3倍～5倍。接地模块埋设基坑宜为模块外形尺寸的 1.2倍～ 1.4倍，且应详细记录开挖深度内的地层情况；接地模块应垂直或水平就位，并应保持与原土层接触良好。
检查数量：全数检查。
检查方法：在进行施工时对其进行检查，对相关记录进行查阅。
7.2一般项目
7.2.1如果没有特殊要求，0.6米为接地装置顶面埋设深度最小值，且应在冻土层以下。接地极在埋入时需要与地面垂直，最小间距为5m；1m为建筑外墙等与人工接地体之间的最小距离。
检查数量：全数检查。
检查方法：在进行施工时对其进行检查，用测量工具测量，对相关记录进行查阅。
7.2.2搭接焊为接地装置焊接方式，需要对其进行防腐处理，埋设在提凝土中的焊接头无需防腐措施，在焊接搭接时，其长度需要满足以下条件，为：
1、如搭接两个扁钢，需要实施三面焊接，2倍扁钢宽度为最小搭接长度；
2、如搭接圆钢和圆钢，需要实施双面焊接，6倍圆钢直径最小搭接长度；
3、如搭接扁钢和圆钢，需要实施双面焊接，6倍圆钢直径最小搭接长度；
4、如搭接角钢和扁钢，钢管和扁钢，则需紧贴3/4钢管表面或角钢外侧两面，焊接时焊接上下两侧。
检查数量：不同搭接类型按照10%比例抽查，至少抽查1处。
检查方法：在进行施工时对其进行检查，用测量工具测量，对相关记录进行查阅。
7.2.3当接地极为铜材和钢材组成，且铜与铜或铜与钢材连接采用热剂焊时，接头应元贯穿性的气孔且表面平滑。
检查数量：按照总数10%比例抽查，至少抽查1处。
检查方法：在进行施工时对其进行检查，对相关记录进行查阅。
7.2.4采取降阻措施的接地装置应符合下列规定：
1、接地装置应被降阻剂或低电阻率士壤所包覆；
2、接地模块应集中引线，并应采用干线将接地模块并联焊接成一个环路，干线的材质应与接地模块焊接点的材质相同，钢制的采用热浸镀钵材料的引出线不应少于2处。
检查数量：全数检查。
检查方法：对其进行检查，对相关记录进行查阅。
8安全措施
8.0.1施工人员需要接受相关安全教育，在考核合格之后才可进入施工现场。
8.0.2施工人员进入现场时，需要按照要求佩戴安全帽，饮酒后不能进入施工现场。
8.0.3如果施工人员在高处作业，则需使用安全带，并确定安全带在上方牢固固定。
8.0.4施工人员在施工现场需要注意防火，不能在现场现场抽烟。
8.0.5施工人员使用设备需接零良好或接地良好，需要有漏电保护器并为合格产品。
8.0.6施工过程中尽量独立作业。
8.0.7操作工人操作无齿锯时，需要做好安全防护。
8.0.8无齿锯片还剩原锯片直径的1/3时，应及时更换新锯片。
8.0.9使用无齿锯切割材料时，应将材料加紧牢固。
8.0.10使用大锤时，前方严禁站人，使用前必须检查锤头是否牢固。
8.0.11使用电焊机时，必须配备焊工手套和面罩。
8.0.12严禁利用钢筋、角铁、槽钢等作为电焊机接地线。
8.0.13露天电焊作业严禁在雨天进行。
8.0.14如果焊把绝缘出现破损，则禁止使用。
8.0.15使用电焊机前需对其绝缘进行检查。
8.0.16与土建交叉作业时，应设专人协调并监护。
8.0.17转移、装拆电器设备时，需要由专人操作。
9环保措施
9.0.1施工中，切割下来的废料，及时收集并堆放到指定位置，禁止乱扔乱放。
9.0.2施工中，焊接后所剩余的电焊条头，必须统一收集，放到指定的垃圾箱中，不得在施工现场乱扔。
9.0.3绿色施工的要求：
1、应使用正规厂家的材料。
2、焊接应使用逆变电弧焊机。
3、材料下料时，应量材切割，合理使用材料，长、短料相结合。
4、油漆桶、毛刷应及时回收，采取防止干燥的措施，以便重复使用。
5、工作完毕后及时关闭电动工具、电焊机的电源。
6、短材、废料及时回收，以便废旧利用。
10效益分析
风力发电场风机基础接地施工工期紧，借助开挖的基坑施工，可有效缩短施工工期、降低施工难度。施工中采取的用钻机引孔、保护接地极的措施，保证了风机运行安全，有利于风力发电机的长期安全运行，创造了良好的社会与经济效益。
11应用实例
11.0.1鲁能海西州多能互补集成优化示范项目工程位于青海省格尔木市以东，南风场地貌单元属山前冲洪积平缓倾斜平原，为戈壁荒滩，地表覆盖砂砾，整体地势开阔平坦，地形整体自南向北倾斜，地层分布基本上与地形起伏一致，岩性整体上以粉砂、砾砂为主，但薄夹层或透镜体、含混物很多，勘探深度内未遇地下水，地下水水位埋深大于20m。本期工程风机基础主体接地工程于2017年9月2日开工，于2017年11月12日完成了施工。
本工程施工中使用了工法中提到的利用风机基础基坑施工风机主体接地、接地极使用钻机引孔的方案，施工效率高、保证了接地电阻的合格率。
11.0.2黄河海南州水光风多能互补集成优化示范工程400MW风电项目位于青海省海南藏族自治州共和县境内，东距共和县城直线距离约95km。场址区处于山前冲洪积平原，地貌类型为荒漠。场址海拔高程在2994m～3164m之间，地形总体表现为南高北低的态势。本期工程风机基础主体接地工程于2018年6月24日开工，于2018年11月10日完成了施工。
本工程施工中使用了利用风机基础基坑施工风机主体接地、接地极使用钻机引孔、接地材料配合接地模块共同降阻的施工方案，既保护了接地材料的热镀锌层免受打击时摩擦破坏，又减小了风机主体接地材料所处土壤环境的电阻率，保证了风机的安全、稳定运行，本工法的优越性很好的得到了体现。