风电场集电线路防雷步伐剖析知识分享
风电场集电线路防雷步伐剖析知识分享
现在海内外学者针对风电机组防雷步伐的研究较多,并提出了许多抑制步伐。。。。 。。可是除风电机组外,风电场内的集电线路也容易遭受雷击，，，尤其是关于建设于山区的风电场,集电线路通常接纳倾轧输电线，，，这导致杆塔海拔相对较量高,遭受雷击的概率大大增添,由于山区内的土壤电阻率较高,雷电流泄放入地时可能会导致地电位还击,爆发雷击过电压,雷击过电压有可能会顺着集电线路流入风电机组，，，对风电机组的高压装备和隶属设施的清静运行造成严重的威胁。。。。 。。因此,研究风电场内集电线路雷击过电压及其防护步伐对风电场的清静稳固运行具有很大的意义。。。。 。。
本文接纳ATP- EMTP软件建设了风电场内集电线路的模子,研究了杆塔位置和杆塔接地电阻对线路感应过电压的影响纪律,剖析了线路感应过电压的主要影响因素,并以此为依据,提出了响应的风电场集电线路防雷步伐。。。。 。。
1、风电场集电线路模子
ATP-EMTP软件是电磁场暂态盘算剖析的常用软件,经由数十年的生长,软件的模子库一直被富厚，，，现在已经十分成熟并在国际上通用。。。。 。。采ATP- EMTP软件可以准确的模拟现真相形,且盘算精度较高,因此本文接纳ATP - EMTP软件作为研究工具用于研究风电场集电线路雷击过电压的相关问题。。。。 。。
1.1雷电流模子
雷电对大地放电是一个包括先导、回手和后续回手的重大历程。。。。 。。现在雷电流的数学模子主要有双指数型和Heidler型D9-20 , 其中后者更适用于山区,其表达式为：
1.2 杆塔模子
风电场集电线路的电压品级为35 kV,杆塔通常接纳单回线结构,本文以某现实杆塔的结构参数为依据,接纳集中等效模子来对线路杆塔举行等效。。。。 。。关于单回线结构,可凭证上下相将杆塔分为三段划分举行等效:第一段为上相至塔顶处;第二段为上相至下相处;第三段为下相至地面处。。。。 。。上述三段均接纳电感模子举行等效国。。。。 。。
1.3输电线路模子
ATP- EMTP中有许多的输电线路盘算模子,由于雷电流中通常含有种种频率的波,因此接纳与雷电流频率有关的输电线路模子越发合适。。。。 。。ATP -EMTP中J.Marti、Semlyen与Noda模子的盘算参数可以凭证雷电流的频率更改,由于风电场集电线路的长度可达几公里，，，需要思量雷电波波历程的影响，，，因此本文接纳Jmarti 漫衍参数模子24模拟风电场集电线路。。。。 。。
1.4绝缘子模子
绝缘子的闪络特征是输电线路防雷中的主要部分。。。。 。。现在在仿真盘算中判隔离缘子是否爆发闪络的要领主要有3种:规程法、相交法和先导法。。。。 。。其中先导法是通过雷击放电后的物理历程用以判隔离缘子是否爆发闪络,适用于种种雷电波形 ,本文基于先导法,接纳ATP - EMTP中的MODEL: Flash�？？榻ㄉ枇司底拥纳谅缒Ｗ�。。。。 。。
1.5 防雷器（避雷器）模子
氧化锌防雷器是一种使用氧化锌压敏电阻非线性特征,具备优异保唬�；；；ば阅艿谋芾灼�。。。。 。。在正常事情电压下，，，防雷器内流过的电压很小;在过电压作用下，，，氧化锌电阻急剧下降,将雷电流导入大地,起到保唬�；；；ぷ饔�。。。。 。。因此本文选用氧化锌避雷器:作为仿真工具，，，接纳ATP- EMTP软件中的自带MOV�？？槎云渚傩械刃�,其行动特征曲线见图1。。。。 。。
2、风电场集电线路雷击过电压剖析
2.1雷击杆塔位置的影响
本文搭建的风电场集电线路示意图见图2,-共有6个杆塔,每个杆塔之间距离相等。。。。 。。
当雷电击中集电线路杆塔时，，，绝大部分雷电流会沿着杆塔入地,可是由于由风电场集电线路集电线路区域的土壤电阻率较高,接地电阻较大，，，加上杆塔的波阻抗,因此雷电流在入地瞬间会与杆塔爆发，，，较大的电压差，，，引起地电位还击,爆发雷电过电压。。。。 。。由于各杆塔所处位置差别，，，因此雷击差别杆塔造成的过电压也差别。。。。 。。首先盘算了雷击差别杆塔时,1号杆塔靠近风机侧三相输电线上的过电压波形，，，见图3和图4,盘算时接地电阻取10Q。。。。 。。
从图3和图4可看出，，，当雷击位置距离风机越近时，，，输电线路上的过电压越大，，，对风电机组的威胁也就越大,因此在研究过电压的防护步伐时需要优先思量靠近风机侧的杆塔和线路。。。。 。。
2.2接地电阻的影响
凭证划定,输电线路杆塔的攻击接地电阻应该小于10Ω,可是风电机组往往架设在卑劣的情形,接地电阻很难知足要求,尤其是在山区的风电机组,因此需要思量接地电阻对过电压的影响,将全线杆塔的接地电阻设置为一个变量,数值为4~200Ω,通过盘算获得了接地电阻对靠近风机侧1号杆塔过电压的影响纪律,见图5。。。。 。。
从图5可看出,杆塔的接地电阻越大,雷电击中杆塔导致的过电压也越高,特殊在接地电阻为200Ω时,线路的感应过电压大幅度上升,且绝缘子爆发击穿征象,严重威胁了风电机组的清静运行。。。。 。。因此在研究雷电过电压的防护步伐时，，，需要思量接地电阻的影响。。。。 。。
3、防护步伐
3.1接地电阻
由于杆塔的接地电阻为200Ω时，，，绝缘子会爆发闪络,故选择对100Ω的接地电阻举行优化。。。。 。。在其他杆塔接地电阻为100Ω时,降低1号杆塔的接地电阻后，，，输电线上过电压的波形见图6。。。。 。。
从图6可看出，，，只降低1号杆塔的接地电阻就可以有用降低雷电造成的输电线上的过电压幅值,因此从本钱角度思量，，，可接纳接地电阻蹊径漫衍的要领以降低线路的感应过电压。。。。 。。表1列出了几组接地电阻蹊径漫衍的计划。。。。 。。
接纳表1的计划对接地电阻蹊径式漫衍的情形举行了盘算,当雷电击中杆塔1时，，，靠近风机侧杆塔上输电线途经电压的波形见图7,雷电击中杆塔2时，，，输电线路上统一位置的过电压波形见图8。。。。 。。
从图7可看出，，，当雷电击中杆塔1时，，，靠近风机侧输电线上的感应过电压主要与杆塔1的接地电阻相关，，，当杆塔1的接地电阻减小时，，，输电线路上的过电压大幅度减小;当杆塔1的接地电阻一定,杆塔2的接地电阻减小时,输电线路上的过电压未爆发显着转变。。。。 。。
从图8可得,通过较量计划1和计划3,或者较量计划2和计划4,可以发明:当雷电击中杆塔2时，，，降低杆塔1的接地电阻可大幅度降低输电线路上的过电压;通过较量计划1和计划2,或者较量计划3和计划4,可以发明:当雷电击中杆塔2时,输电线路上的过电压峰值仅降低1 ~2 kV,并且衰减速率基未爆发转变，，，然而将接地电阻从50Ω降为100本钱重大。。。。 。。综上发明,镌汰靠近风电机组侧杆塔的接地电阻可以有用降低雷电导致的过电压并降低雷电过电压对风电机组中的危害,可以通过主要降低杆塔1接地电阻、适当降低杆塔2的接地电阻的蹊径式降阻要领,用来防护雷电击中杆塔时对风电机组造成的清静威胁。。。。 。。
3.2 防雷器
防雷器是一种常用的抑制过电压的装备。。。。 。。在接地电阻为100Ω,雷电击中杆塔1的条件下，，，在杆塔1上加装了防雷器后的盘算效果见图9。。。。 。。从图9可得,当雷电击中杆塔1时，，，杆塔1上防雷器抑制过电压的效果十分显著。。。。 。。
在接地电阻为100Ω,雷电击中杆塔2的条件下，，，在杆塔2上加装了防雷器后的盘算效果见图10。。。。 。。从图10可得,当雷电击中杆塔2时,杆塔2上的防雷器对杆塔1上 输电线路的过电压险些没有抑制效果。。。。 。。
综上发明,在靠近风电机组侧的杆塔上加装防雷器,可以有用抑制雷击该杆塔时造成的过电压,并包管风电机组的清静运行;在杆塔2上装置的防雷器无法降低输电线路上的过电压。。。。 。。
4、结论
1)雷电击中风电场集电线路杆塔时，，，会使得输电线路上泛起过电压,过电压的巨细与雷击杆塔的位置和杆塔的接地电阻有关,可以使用蹊径式降阻的要领，，，提高建设风电场经济性。。。。 。。
2)在靠近风电机组侧的杆塔上装防雷器可以大幅降低雷电导致的过电压,有用避免雷电波对风电机组装备的损害;在接地电阻和风电机组绝缘均知足防雷要求的条件下，，，可仅在风电机组最近的杆塔处设置防雷器,减小风电场建设本钱。。。。 。。
