史 柳,李立明,宣 明,李建阳

(国网吉林省电力有限公司超高压公司,长春 130000)

0 引 言

随着全球能源互联网战略的高效实施,风电、光伏等可再生能源的发电规模不断扩大,风轮直径及塔架高度不断増加,风机遭受雷击概率越来越大[1]。由雷击造成的叶片、机组电控设备损伤对风电机组有极大危害[2],当雷击事故发生时,幅值极高的雷电流沿桨叶及塔筒注入风机接地装置,若冲击接地电阻过大,接地体暂态电位异常升高,可能使被保护设备遭到反击破坏[3]。风机内部电气设备及控制系统的大部分故障是由雷电导致的地电位异常升高引起的,为此需提高风机接地系统的暂态性能。目前风力发电机组防雷接地保护应用措施还有待完善。Olatz Ukar等[4]分析了风机接地网不同几何形状,地网互联对冲击特性的影响;Vassiliki T K等[5]研究了风机接地系统的设计方案以及如何减小地网接触电压和跨步电压;Kazuo Yamamoto等[6]研究了低土壤电阻率地区的风机接地网设计及接地参数计算;方超颖等[7]通过1∶100比例缩小的两桨叶、三桨叶风电机组模型进行模拟试验,研究了接地电阻对风机桨叶引雷能力的影响。

本文应用矩量法建立风机接地系统暂态数值模型,计算风机接地网雷电冲击响应,并分析不同参数对暂态地电位升的影响,提出降低暂态地电位升的措施,为风机防雷接地设计提供参考。

1 雷云对风电机组的放电机理

雷电是一种强烈的大气长距离放电现象[8]。雷云及其向下发展的先导通道中带有大量的负电荷,随着下行先导前端靠近机组,由于静电感应作用在机组上将感应聚集大量正电荷,桨叶顶端的电场产生畸变,电场强度急剧增加,引起附近空气发生电离,出现向上发展的先导放电。……