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风力发电厂雷电风险评估(1)

北极星电力网技术频道    作者:庄严   2010/12/8 15:02:17   

  所属频道:  风力发电    关键词:  风力发电厂 雷击 电力安防

   前言:风力发电是近年来新能源产业领域中最为活跃的产业,随着全球温室效应的日趋严重,低碳成为各国政府相继倡导的一项重要的环保理念;在全球碳交易(CDM)的背景下,我国的风电产业发展得到了快速的发展,在风电产业快速发展的同时,雷电(接地)对风力发电机组运行产生的影响逐步得到了业主和风电制造企业的重视。本文通过对多个风场运行信息和接地电阻的监测发现,在易遭受雷击的机组中,接地电阻和位相对高度可以通过一种对比的方式筛选出来,综合风场机组遭雷电的外部和内部影响因素进行雷击概率分析。旨在提供一种简便有效的判断方法,对风力发电机组遭雷击的概率进行初步的分析和预判。

  1.风力发电机组自身的防雷系统影响风力发电机组运行的因素很多,在雷击发生时,对于风力发电机组而言所受到的威胁可分为三种:

  a直击雷威胁.

  b雷电电磁脉冲威胁.

  c内部工艺产生的电位差造成的威胁

  对于以上三种威胁前两种威胁较为清晰,而后一种比较模糊。实际上内部工艺产生的威胁主要是整机防雷系统的不完善。由于内部防雷系统不完善而造成的电涌保护器(SPD)无法实现能量配合、SPD选型不对,高挂低用、残压超过被保护设备的耐压值、SPD接地线过长、整机等电位系统对地阻抗不匹配等因素都是内部工艺不完善可能造成设备损坏的主要原因。

  2.影响风力发电机组遭雷击的内外部因素影响风力发电机组遭雷击的外部因素主要分为自然条件因素和人为条件因素;自然条件因素不难理解,主要指风力发电机组所处的地理位置,海拔、地质条件、雷暴活动特点;而人为因素则重点是风力发电机组的接地系统,风力发电机组的接地系统对于风力发电机组的正常运行本身就存在一定的威胁、由于风力发电机组在高接地电阻下运行,可能产生的后果就是地电位的飘移,而潜在的隐患就是增加雷击风险。

  2.1接地电阻与风力发电机组的雷击风险关系风力发电机组是否会遭到雷击IEC62305给出了模拟计算公式,按照该公式的关系可以得出风力发电机组遭雷击的概率,按照现在机组平均高度在90m以上计算,其雷击概率为每10年遭受3次雷击,这组数据关系中没有引入雷暴地区的雷暴密度和接地电阻和机组所在地海拔高度的因素。

       

  图2中对某风场的41台机组的接地电阻进行了测试,从接地电阻的分布上可以看出近一半机组的接地电阻超过5欧姆,如按照设计接地电阻4Ω计算则全厂近一半以上的机组持续运行在高接地电阻的状态下,对于高接地电阻带来的地电位漂移对机组的运行有着严重的影响。另一方面,由于接地电阻过高,导致SPD通流后形成较高的残压泄放不掉,因地电位反击导致设备损坏的事故屡见不鲜。

  图2某风力发电厂风力发电机组单机机位接地电阻分布表

     

来源:金风科技股份有限公司
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