基于EMTP/ATP的风电场内直击雷过电压及其防护的研究

发布时间：2021-12-31 08:16

　　风力发电作为当今世界应用最为广泛的清洁能源之一，其运行的安全可靠性越来越受到研究人员的关注。其中，雷害事故是影响风电场正常运行的主要原因之一。因此，对风电场内出现的雷电暂态效应进行仿真计算，分析雷击事故原因，掌握暂态电压、电流的分布及变化规律是非常重要的。根据仿真结果进而提出合理的防雷保护方案，降低风电场内设备的雷击故障率，提高运行的安全可靠性，为风电场防雷保护设计提供可靠的依据。本文针对风电场内各设备在雷电冲击作用下所表现出的暂态特性，利用电磁暂态程序EMTP/ATP建立风电场内风机桨叶及塔筒、场内输电线路、升压变压器等仿真计算模型。根据某风电场内输电线路的雷击事故，搭建仿真模型对其故障情况进行仿真分析。其中，重点介绍了绝缘子串闪络模型及感应过电压的计算。通过讨论不同防雷改造方案，提出有效的改造措施。针对雷电直击风机的情况，对塔体进行网格划分，建立立体的网状模型，计算各导体中出现的雷电流与过电压，掌握电流电压分布规律，为塔体内的暂态电磁场分析建立基础。最后，分析雷电击中桨叶情况下接地系统的冲击特性，为风电场的接地设计提供参考依据。 

【文章来源】：东北电力大学吉林省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
    1.1 本课题研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本课题完成的主要工作
第2章 计算模型及电气参数的计算
    2.1 雷电流模型
    2.2 风机计算模型
        2.2.1 风机桨叶的计算模型
        2.2.2 风机塔体的计算模型
    2.3 场内输电线路与变压器计算模型
        2.3.1 杆塔模型
        2.3.2 风电场内输电线路模型及电缆模型
        2.3.3 避雷器及浪涌保护器模型
        2.3.4 变压器模型
    2.4 本章小结
第3章 绝缘子串闪络模型及感应过电压的计算
    3.1 绝缘子串闪络原理
    3.2 绝缘子串闪络模型
    3.3 感应过电压的形成原理与计算
    3.4 感应过电压的计算模型
    3.5 本章小结
第4章 雷击风电场内输电线路的暂态计算分析
    4.1 事故经历与计算参数选取
        4.1.1 事故经历
        4.1.2 计算参数的选取
    4.2 仿真分析与防雷改造措施
        4.2.1 场内输电线路耐雷水平计算
        4.2.2 防雷改造措施
    4.3 本章小结
第5章 雷击风机时塔体内的雷电暂态分析
    5.1 塔体的网格划分及参数计算
    5.2 雷击风电机组时的暂态过程分析
    5.3 本章小结
第6章 风电场内接地装置的冲击特性分析
    6.1 接地体与接地电阻的计算
    6.2 风机高度对地电位抬升的影响
    6.3 土壤电阻率对地电位抬升的影响
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]风力发电机组防雷设计[J]. 叶吉强.  硅谷. 2011(18)
[2]基于ATP——EMTP的输电线路雷电过电压研究及应用[J]. 裴浩.  科技信息. 2010(29)
[3]风力发电机组防雷保护系统电涌保护器（SPD）的计算和选用[J]. 蔡睿,史晓鸣.  能源与环境. 2010(04)
[4]风电机组内电子设备的雷电电磁干扰分析[J]. 王晓辉,张小青.  高电压技术. 2009(08)
[5]风力发电机组防雷保护[J]. 孙大鹏,吕跃刚.  中国电力教育. 2008(S3)
[6]风电机组过电压保护与防雷接地设计[J]. 杨文斌,周浩.  高电压技术. 2008(10)
[7]大型风机叶片材料的应用和发展[J]. 李成良,王继辉,薛忠民,李军向,耿向明.  玻璃钢/复合材料. 2008(04)
[8]同塔多回线路防雷计算中的杆塔模型[J]. 梁义明,葛栋.  高电压技术. 2006(01)
[9]运用EMTP预测变电所接地网雷电暂态效应[J]. 项玲,胡敏强,郑建勇.  高电压技术. 2005(06)
[10]MOA对750kVGIS-GIL系统侵入波防护效果的研究[J]. 陈梁金,刘青,赵峰,施围.  电瓷避雷器. 2005(01)

硕士论文
[1]重雷区域输电线路耐雷水平影响因素的研究[D]. 樊春雷.西南交通大学 2009
[2]风电系统过电压保护与防雷接地及其设计[D]. 杨文斌.浙江大学 2008
[3]贝杰龙算法在墨江500kV变电站雷击过电压计算中的应用[D]. 胡劲松.四川大学 2005



本文编号：3559922