山脊风电机组多向辅助接地网散流特性与影响因素研究

发布时间：2021-10-10 02:57

　　风电机组遭受雷击时极易损坏。内陆风电机组通常架设在山脊、山顶等复杂地形处,较高的地面落雷密度造成风机雷害事故频发。文章针对典型山脊地形条件下的风电机组,分别建立单边辅助和双边辅助接地网模型;通过仿真计算,对比分析了传统镀锌钢接地材料和新型柔性石墨接地材料作为辅助地网材料时的接地特性;分析了外延引线长度、数量对单向辅助接地网的影响;并对多向辅助接地网进行了散流特性分析和结构优化。计算结果表明:在高频电流作用下,选取合适的外延引线长度、数量,有利于增大分流系数和降低机组接地电阻值;多向辅助接地网比单向辅助接地网降阻效果以及散流特性更好,且主接地网两侧辅助接地网长度相同时,降阻效果最明显。在实际工程中,采用柔性石墨接地体,有利于实现山脊风电机组多向辅助接地网的均衡散流。 

【文章来源】：可再生能源. 2020,38(08)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

建模模型

为了研究外延引线长度对单向辅助接地网接地电阻以及分流系数的影响，设置入地电流频率为100 kHz，入地总电流幅值为100 kA，土壤电阻率为1 000Ω·m，辅助接地网长度为20 m，外延引线长度为20～100 m，采用镀锌钢和石墨作为接地体材料。计算所得不同外延引线长度下的接地电阻如图2所示。由图2所示结果可知，在100 kHz电流作用下，随着外延引线长度的增加，石墨和镀锌钢接地体构成的单向辅助接地网接地电阻先减小后增大。当外延引线长度为40 m时，石墨接地体接地电阻值降至29.5Ω左右。两种接地材料均具有有效散流长度，外延引线长度在有效散流长度限值内增长时，接地网接地电阻会逐渐减小。由图2还可发现，石墨接地体相对于镀锌钢接地体具有更小的接地电阻。由于高频电流作用的影响，接地体材料的集肤效应急剧增强，成为影响接地电阻大小的主导因素。石墨接地材料的相对磁导率更小，受到集肤效应的影响小，因此石墨接地体具有更小的接地电阻。计算不同外延引线长度下的分流系数如表2所示。

由表2可见，随着外延引线长度由20 m增长至100 m，镀锌钢和石墨接地体的分流系数均是先增大后减小，分流系数最大为14.24%。接地电阻越大，越不利于将入地电流散流至终端，因此分流系数随着接地电阻的变化规律一起变化。由表2还可以得知，石墨接地体的分流系数比镀锌钢接地体的分流系数大。这说明石墨接地体具有更加稳定的散流特性，可以更好地缓解主接地网的散流压力。在实际工程中，应铺设合适长度的辅助接地网，降低接地电阻，更好地将电流散流至终端。为了细致观察单向辅助接地网的散流过程，根据仿真计算结果得到图3。由图3可知，单向辅助接地网在注流点处散流较多，受屏蔽效应影响，外延引线部分的散流较少，辅助接地网中呈现明显的端部效应。与镀锌钢接地体相比，石墨接地体散流更为均匀，散流特性更为稳定，能更好地将入地电流散流至终端。这是由于在高频电流的作用下，相对磁导率较小的石墨接地体受趋肤效应的影响较小所致。

【参考文献】：
期刊论文
[1]风力发电技术的发展现状[J]. 包耳.  可再生能源. 2004(02)
[2]加快发展我国风力发电事业的思考[J]. 王振远,王禹.  可再生能源. 2003(04)



本文编号：3427511