風(fēng)力發(fā)電機(jī)組雷電瞬態(tài)模擬的研究.pdf

1、近十幾年來(lái)，隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量的不斷增加和風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行問(wèn)題正凸顯出重要性。據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)所頒布的IEC/TR61400-24的數(shù)據(jù)顯示：在瑞典、丹麥這些北歐國(guó)家，雷電活動(dòng)相當(dāng)?shù)念l繁，每100臺(tái)風(fēng)電機(jī)組年雷電損壞率基本上維持在4％～8％，而在我國(guó)某些地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)的年雷電損壞率要遠(yuǎn)大于這一數(shù)值。作為影響風(fēng)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行的實(shí)際因素，雷電對(duì)機(jī)組的災(zāi)害性越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
　　本課題通

2、過(guò)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的雷電瞬態(tài)過(guò)程進(jìn)行研究，對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行建模，將機(jī)組遭受雷擊時(shí)其本體結(jié)構(gòu)上各部位的電流分布和雷電過(guò)電壓危害程度定量的計(jì)算出來(lái)，為機(jī)組的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)提出可供參考的量化指標(biāo)和可靠地參考依據(jù)，進(jìn)而指導(dǎo)雷電防護(hù)人員采取相對(duì)應(yīng)的防雷措施。
　　當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組遭受雷擊時(shí)，強(qiáng)大的雷電流通常是從機(jī)組的槳葉葉尖注入，雷電流會(huì)沿機(jī)組的葉片、滑環(huán)、電刷，流過(guò)主軸承，進(jìn)入塔體頂部，然后經(jīng)塔體導(dǎo)入接地裝置散入大地。本文通過(guò)選取合適的算法，詳細(xì)的介

3、紹了如何對(duì)雷電放電、塔體、葉片、機(jī)艙、接地裝置建立模型，然后將整個(gè)導(dǎo)流路徑轉(zhuǎn)化成由π型電路單元組成的電網(wǎng)絡(luò)。
　　由于用“網(wǎng)格”劃分風(fēng)電機(jī)組塔體后，所等效出的導(dǎo)體在空間內(nèi)的相對(duì)位置較為復(fù)雜，其中大部分為傾斜導(dǎo)體，目前國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)對(duì)于空間內(nèi)相對(duì)位置較為復(fù)雜的導(dǎo)體之間的電氣參數(shù)的計(jì)算鮮有報(bào)道。因此，本文重點(diǎn)推導(dǎo)了空間內(nèi)含傾斜導(dǎo)體的電氣參數(shù)(電感和電容)的計(jì)算公式。
　　利用MATLAB編寫計(jì)算電氣參數(shù)的程序，然后將其輸入到電磁暫態(tài)

4、計(jì)算軟件EMTP中，運(yùn)用EMTP軟件對(duì)機(jī)組的雷電瞬態(tài)過(guò)程進(jìn)行仿真，分別計(jì)算出了機(jī)組的葉片、機(jī)艙、塔體、接地裝置上的雷電流分布和電壓抬升情況。另外，本文還分析了雷電流波形，耦合電氣參數(shù)，“網(wǎng)格結(jié)構(gòu)”模型劃分，雷擊地點(diǎn)，接地電阻對(duì)雷電瞬態(tài)數(shù)值計(jì)算的影響。
　　本文設(shè)計(jì)并搭建了2.5MW級(jí)大容量機(jī)組的縮小比例試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并且制作了模擬沖擊電流發(fā)生器來(lái)模擬雷電流，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行機(jī)組雷電瞬態(tài)模擬試驗(yàn)，利用試驗(yàn)結(jié)果校驗(yàn)所建模型與數(shù)值計(jì)算方法的正