（三门峡渑池荆庄100MW风电项目）
一、前言
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。因此风力发电也因之崛起，由于它属于可再生能源，为人与自然和谐发展提供了基础，而且不像火电、核电、水电会造成环境问题，所以符合社会可持续发展对能源的要求，所以，风力发电已在我国达到了举足轻重的地位。
风力发电场广泛随着社会经济的发展，建设量也持续增加。然而，风力发电机组是在空旷、外露的的环境下工作，不可避免的会遭受到直接雷击。由于风电技术的迅速发展，风力发电机组的容量也越来越大，轮毂高度100米，叶片长度68米、即最高点高度约168米的风机，在雷雨天气时极易遭受直接雷击。雷击是自然界中对风力发电机组安全运行危害最大的一种灾害，雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。这种情况下，防雷接地系统问世。
风机的防雷是一个综合性的防雷工程，防雷设计的到位与否，直接关系到风机在雷雨天气时能否正常工作，并且确保风机内的各种设备不受损害。为保证风力发电机组的正常、安全使用，因此风机基础的防雷接地施工技术成为重中之重。
二、工法特点
2.1施工工序衔接紧密，人员分工详细，各负其责，互相协作，既能确保工程质量，又可以提高工作效率。
2.2该工法易于掌握，施工方便，且满足设计要求。 三、适用范围
本工法适用于风力发电机组基础、变电站防雷接地装置施工作业。 四、工艺原理
该工法根据流水法施工原理，结合接地网施工特点，科学合理安排施工工序，将整个施工过程分为：（1）接地网测量放线；（2）接地沟开挖；（3）敷设接地扁钢与垂直接地极；（4）接地扁钢之间连接与垂直接地极连接；（5）接地扁钢涂刷防腐、防锈材料；（6）检查验收合格；（7）接地沟回填；（8）检测接地电阻值；（9）检测接地电阻值是否≤4Ω，如小于该步骤结束进入下到施工工序，如＞4Ω需放置接地模块。九个工序，按顺序施工，当上一道工序完成一定工作量后，同时开始下一道工序施工。
五、工艺流程及操作要点
5.1接地装置安装施工工艺流程图
测量放线 施工准备
检查验收合格 接地材料涂刷防 接地扁钢与垂直接地极敷设 接地沟开挖 接地材料间连接
5.2准备工作
5.2.1施工图纸齐全并对图纸进行会审，解决存的问题，确认可作为施工的依据。
检测接地电阻值 敷设接地模块，减少接地电阻值 进入下道工序 接地电阻＞4Ω 接地电阻≤4Ω 检测接地电阻值 接地回填 5.2.2作业指导书编写完成并进行审核及审批流程。
5.2.3组织施工人员，对全体施工人员进行安全、质量、工艺方法等技术交底，并进行全员签字。
5.2.4接地装置施工所需机械及工器具准备，如小型履带式挖掘机、铁锨、大锤、钢卷尺、交直流电焊机及焊钳、发电机、切割机、地阻仪等。
5.2.5施工材料准备：-60×6热镀锌扁钢、φ50热镀锌钢管、接地模块等，施工材料的型号、规格应符合国家颁布的现行标准，应符合设计要求，并有出厂合格证，相关质保资料齐全。
5.2.6在将要开挖的线路上撒白灰线，并确认地面上下无障碍物。 5.2.7确认施工环境中无危险因素或已采取措施，并有专人监护。 5.2.8垂直接地极加工
一般按设计所提的数量和规格进行加工，材料采用φ50热镀锌钢管，钢管壁厚≥4mm。之后，按设计长度2.5m进行切割，钢管打入地下的一端加工成一定的形状。如为一般松软土壤时，钢管可切割成斜面形状；为了避免打入时受力不均匀使钢管歪斜，可以加工成扁尖形状；如遇到硬质土地，可将尖端加工成锥形。见图1
图1：钢管垂直接地极打入地下一端加工示意图
说明：
1、D为钢管外径；
2、加工工具可采用手锯或电动无齿砂轮锯；
3、焊接工作完成后，应在焊接部位涂刷两边防腐沥青漆，油漆干透后在进行安装接地体。为了防止将垂直接地钢管打劈，可用圆钢加工成一种护管帽，套入接地钢管上端，见图2：
图2：钢管作为垂直接地极时锤击护管帽加工图
说明：
1、管帽是由圆钢加工制成。
2、接地体打入泥土前，将管帽套在管口上，然后施锤。 3、接地体打入泥土后将管帽拔出，可重复使用。 4、图中管径是按照公称口径开列。
扁钢与钢管焊接时，为了连接可靠，除应在其接触部位两侧进行焊接外，并应焊以用扁钢弯成的弧形卡箍与钢管焊接。加工后的弧形卡箍两端直线部分长度各不应少于扁钢宽度，然后焊接在距钢管顶部100mm的位置。常用的连接方式见图 3、图4：
D为钢管外径，b为扁钢宽度
5.2.9水平接地体安装前调直
接地扁钢敷设前应检查其材质和规格是否符合设计要求，用平锤进行基本调直（调直过程中注意不应损坏镀锌层，如有损坏应进行补漆处理），接地扁钢用于明敷时对其平直度的要求应更高（与箱变外壳接地连接）。
5.3检查地线敷设路径及接地沟开挖
装设接地体前，需要沿着接地体的线路先开挖接地沟，以便打入垂直接地极和敷设连接这些接地体的水平扁钢接地体。由于地面的表面层易于冰冻，冻土层使接地电阻增大，并且地表层易于被挖动，可能损坏接地装置，另外，在地表下 0.15～0.5m 处，是处于土壤干湿交界的地方，接地导体易受腐蚀，因此设计图纸要求接地装置埋深不应小于0.8m。
按设计图纸测量接地网的线路，在此线路上挖掘深为 0.8m～1m（应符合设计要求），宽为0.5m 的沟。沟上部可稍宽，底部渐窄。沟底如有石子应清除干净。
5.4接地体敷设 5.4.1安装垂直接地极
接地沟开挖完成后立即安装垂直水平接地体，以防止长时间晾晒造成土方倒塌造成返工浪费。垂直接地极打入地中，一般采用大锤人工打入。
（1）按设计要求位置将垂直接地极打入。在土质松软的地方，接地体可用大锤人工打入，在土质坚硬处可采用其它机械配合施工。垂直接地极打至管端距地面约 200mm 时即可暂时停止，与水平接地线焊接好后再继续打至设计要求的深度，以减少进行焊接工作时的难度。
垂直接地极间的距离按设计要求，一般规定的距离为不小于5m。为了降低接地体的散流电阻，两接地体间的距离大些较好。
（2）敷设的钢管连接扁钢应避开风机基础与箱变基础之间（后期需要开挖敷设电缆）。
（3）安装垂直接地极时，接地体应与地面保持垂直。如果泥土很干很硬，可浇上 一些水使其疏松，以易于打入。
5.4.2 安装水平接地体
水平接地体敷设包括垂直接地极间连接用的扁钢的敷设与水平接地体之间的的敷设与连接。
（1）垂直接地极间的扁钢敷设安装
当垂直接地极打入地中合适的位置后，即可沿接地沟敷设扁钢。扁钢的敷设线路、数量和规格按设计规定。将扁钢放置于接地沟内，依次将扁钢与垂直接地极及已焊接好的弧形或直角形卡箍的直线部分用搭接焊的方法连接。扁钢与垂直接地极焊接的位置距垂直接地极最高点约 100mm，扁钢焊接时的接触面应贴紧，焊接长度不应小于扁钢宽度的二倍，且至少满焊三个棱边。全部焊缝应平整无间断，无气泡、夹渣、咬边和未焊透等现象，之后清除焊缝处焊渣。
（2）根据图纸设计的路径敷设主接地网水平接地体时，如果按图纸要求的埋设深度遇到风机基础引上接地扁钢时，加长接地引上线与主网连接。
5.5 接地体的连接 5.5.1 接地体的焊接
（1）接地体的连接应采用焊接，焊接必须牢固无虚焊。焊接工作应由有持焊工证件且合格的焊工进行。
（2）主接地网连接基础引上接地体时，所有基础接地引上线与主接地网的焊接必须是连续可靠的。
（3）基础接地引上线按照设计要求不低于5处，应在不同的五点与主接地网相连接。
（4）接地体互相间的连接，应采用搭接焊。搭接焊的长度要求为：扁钢应不小于其宽度的两倍；
（5）所有的焊接部位在焊接后应涂刷防腐漆。
5.5.2 对于水平接地体的直线段相互连接或和与垂直接地体上已焊接好的弧形或
直角形卡箍的两侧直线部分进行搭接焊时，相互的位置可错开一些，错开的距离以扁钢厚度为准，以便进行上下角焊接，焊缝高度为扁钢厚度，若四个棱边均满足焊接条件的情况下，则四个棱边焊接，但至少要满足三个棱边焊接。见图5图6
δ为扁钢厚度，b为扁钢宽度
说明：
1、焊接前应将扁钢、钢管、卡箍的焊接处表面的铁锈或污物等清除干净，直至表面露出金属光泽为止。
2、处热镀锌钢管与接地扁钢的连接应用专门制作的卡箍，卡箍与垂直接地体和扁钢的连接应采用 45º的角焊，焊接时应使焊接面接触紧密，其焊接高度与扁钢厚度相同。
3、所有焊缝应平整而无间断，熔化的金属应该牢固和焊透，不应有凹凸、夹渣、气孔、未焊透及咬边等缺陷。
4、焊接完毕后应将焊接处残留的焊药渣滓和金属飞溅清除干净，并在焊接区域外 100mm范围内，涂以防腐沥青漆两遍，以防锈蚀。
5.6 接地装置的防腐刷漆
5.6.1 除接地体外，接地体引出线的垂直部分和接地装置连接（焊接）部位外侧 100mm范围内应做防腐处理，一般是对埋设在地面以下的接地线做防腐处理，涂刷两遍防腐沥青漆；对明敷的接地线一般采用涂刷两遍银粉漆（外观工艺要求）。在做防腐处
理前，表面必须除锈并去掉焊接处残留的焊药。
5.6.2 接地装置的检查与涂色
当接地装置安装完毕，应对各接地干线和各支线的外露部分以及电气设备的接地部分进行外观检查，检查电气设备是否按接地的要求接好接地线，各接地线的焊接部分是否符合要求，螺栓连接部分是否接好，螺栓连接处是否使用了弹簧垫圈。检查完毕，应在规定的部位进行刷漆。暗敷设的接地线，焊接工作完成并清除干净焊药渣后，应在焊接区域外侧 100mm 范围内涂刷两遍防腐沥青漆，见图7；明敷的接地线应按下列规定进行涂漆：明敷接地线，在每个导体的全部长度或区间段及每个连接部位附近的表面（螺栓连接接触面及外侧 10mm 范围内不应涂漆），应涂以 15mm～100mm（同一个现场内的尺寸应统一）宽度相等的绿色和黄色相间的条纹标识。见图8
图7：接地线焊口涂防腐漆范围示意图
图8：接地线涂标示漆示意图 15≤b≤100mm
5.7接地体安装完毕验收及回填土
接地网施工完成后应分区域验收，并填写隐蔽工程验收单，最后形成的接地网图与隐蔽工程验收单要相符。主接地网与分支线一般敷设在土沟内。敷设前应按设计规定的位置先挖接地沟，接地沟的深度应符合设计要求，接地网与基础引上线的连接应采用焊接方式。接地体敷设安装完毕后经检查验收，质量合格后应及时回填土并夯实，土沟的
回填土内不应夹有石块和建筑垃圾等。
5.8接地电阻值检测
对回填后的接地体用接地电阻仪检测，其电阻值≤4Ω时，检测合格，可进入下到工序施工，如＞4Ω时，使用接地模块减少电阻值，直至满足设计图纸要求的电阻值。
六、劳动组织 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 工种 施工负责人 技术负责人 技术员 测量员 质检员 安全员 运料人员 特种作业人员 司机 施工人员 人数 1 1 2 1 1 1 1 3 1 8 职责分工 负责施工现场组织管理，协调各工序进度 项目部技术人员解决工程当中的技术问题，对一般技术问题作出处理方案 技术指导、收集填写技术资料 测量接地网路径，放出白灰线供司机开挖 负责施工质量工作 负责施工安全工作 负责运输接地材料工作 负责焊接接地体工作 负责接地沟开挖工作 负责接地体敷设及回填工作 七、机具设备
本工法所使用的主要材料是目前常用的接地装置导体材料，包括：镀锌钢管、扁钢和接地模块等。以上材料均具有多种规格尺寸，根据地区特点和土质环境的不同，将选用不同的材质和规格的接地导体材料，因此，在具体选用和使用时均以当时的设计为准。
风机防雷接地电气接地装置施工所采用的机械一般为小型履带式挖掘机（接地沟用），常用工器具为：
铁锨、铁（十字）镐、大锤、手锤、平锤、钢丝刷、毛刷、钢锯、电焊机及焊钳等； 接地装置施工常使用的测量工具为钢卷尺、盒尺。 八、质量控制 8.1质量标准
《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169-2016）
《地基与基础工程施工及验收规范》（GB50202-2018） 《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010) 《复合接地极技术条件》(GB21698-2008)
《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》 （GB50168-2006） 8.2质量目标及要求
（1）接地装置所采购的材料符合标准要求及设计要求，同时必须具有生产厂家资质证和产品合格证及检测报告，并报监理认可。
（2）接地体焊接部位应清掉焊碴，清理干净后作防腐处理。 （3）接地电阻要求小于4Ω。
（4）水平接地体的间距必须符合施工规范规定和设计要求。 （5）接地体焊接必须符合施工规范规定和设计要求。 （6）扁钢搭接长度≥2倍宽度。 （7）接地体顶面埋深满足设计要求。 8.3质量检查
（1）质量检查：接地体焊接完成，焊接部分经防腐处理后，由项目部技术员、质检员、监理工程师等共同检查验收，执行隐蔽验收记录，留存影像资料，合格后方可进行回填隐蔽。
（2）存在问题处理：对质量检查中没有满足设计要求或规范规定的，要进行返工处理，直到符合有关要求为止。
（3）沟槽回填：扁钢铺设完毕，经监理检查合格，同意隐蔽后方可进行回填，回填土不得夹有石块及建筑垃圾，另外回填土应分层回填并夯实，再适量浇水吸湿。
（4）接地电阻测量：接地网安装完后，对接地网电阻进行测量，并做好记录。 九、安全措施
9.1工作人员应严格按照安全规程作业，克服施工中的习惯性违章现象。本站焊接件全部是镀锌制品，应采取相应的劳动保护措施。
9.2进入现场的工作人员必须戴好安全帽、胸卡，穿好工作服。 9.3施工人员必须熟悉现场施工状况，尽量避免交叉作业。
9.4挖掘区域内如发现不能辨认的地下埋设物、光缆等时，严禁损坏，必须报告建设单位及当地林业部门进行处理后方可继续施工。挖掘土方自上而下进行，并按有关规定确定堆土的距离及高度。挖掘工具应完整、牢固，两人间距以不相互撞为宜。
9.5进行焊接或切割工作时，操作人员应穿戴专用工作服、防护手套等复合专业防护要求的劳动保护用品。
9.6所使用的工器具要认真检查，不符合要求的禁止使用。电器类工具外壳应可靠接地。
9.7现场使用的施工电源应从专用的盘柜引出，要由专职电工负责。未经许可其他工作人员不能随意乱拉乱接。
9.8工作现场应及时清理，材料应堆放整齐。
9.9露出地面的预留扁铁，长度应不大于1m，并应有防护措施，以免伤人。 9.10由于现场与土建单位、道路施工单位交叉作业，遇到问题，应互相谦让，必要时上报处理。
9.11焊接现场应配备足够的灭火装置，灭火器材应放置于焊接作业人员附近。 9.12施工用原材料必须堆放整齐，标明规格，做到工完料尽场 十、环保措施
10.1贯彻“预防为主、保护优先、开发与保护并重”的原则，无条件接受环保、水保等部门的监督、检查和指导。
10.2遵守涉及到安全健康与环境管理方面的国家、地方和企业的法规和规定。 10.3施工设备、材料堆放或临时码放应整齐、分类、规范，不影响交通通道及他人的工作。
10.4涂刷防腐或标识油漆时，应使用油漆桶，油漆不能装的太满，以免外溢而污染环境，并且远离火源；在刷漆过程中，应用塑料布隔离地面和墙面，避免造成二次污染。
10.5将挖地线沟挖出的土均匀堆放在沟的两侧，在接地线施工验收前或回填前，应用铁锨进行临时拍方，尽量减少扬尘；断道施工时应认真组织、采取措施或与施工高峰错开，加快进度，尽快完成施工、验收、回填、夯实等工作，及时恢复现场通道，若暂时恢复不了，应在沟的两侧路口处设置“断道施工”标志牌。
10.6坚持文明施工，做到工完、料净、场地清。每次作业之后，应及时回收施工下脚料、包装用的固体废弃物。加强对环境的保护意识。
十一、效益分析
针对垂直接地极与水平接地体敷设施工时，其中需要接地扁钢转弯（平弯和立弯）的部位也很多。按相关规范要求，镀锌扁钢若单纯直角搭接焊则无法满足接触面的要求，按传统工艺做法，就需要补焊一个斜叉，见图3、4，使两端跨过直角搭接部分，从而满
足接触面的要求。
本工法中主张水平接地线和垂直接地线的敷设施工中，遇到平面和立面转弯时尽量采用图图3、4的做法，这样的做法，部分的减少了人工工时，部分的减少了电焊机使用量和用电量，减少了焊接时所产生的烟雾，节省了（斜叉）部分材料，总体工艺感官效果优于传统做法，符合国家规范要求。
十二、工程实例
本工法文中所包含的施工方法，曾应用于江西大唐国际安远狮头山32.5MW风电项目风机基础与山西大同广灵县隆兴绿能清洁能源有限公司新建30MW光伏扶贫项目新建110kV升压站工程。
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