风电场内集电线路雷击过电压的研究与防护

风电场通常建设于雷电活动较为频繁的地区,其集电线路容易遭受雷击,对风电机组及其配套设备的安全构成严重威胁。本文采用电磁暂态软件程序ATP-EMTP分别建立了雷电流模型、杆塔模型、集电线路模型、绝缘子模型和避雷器模型用于模拟雷电击中集电线路杆塔的情况,研究了线路过电压的影响因素,并提出了相应的防护措施。结果表明:雷电击中杆塔的位置和杆塔的接地电阻是集电线路过电压的主要影响因素;对于山区的风电机组,可采用阶梯式降低靠近风机侧杆塔的接地电阻和在靠近风机侧杆塔上安装避雷器这两种防护措施对风电场内集电线路进行防雷。     

典型建筑群区雷击发展趋势预判仿真与分析

下行先导发展过程中,建筑群不同位置场强的分布是决定雷击位置的重要因素,建筑物尖端周围由于自身静电场影响更易形成较为明显的电场变化趋势,相对等较低建筑物更易触发上行先导,仿真通过分析建筑物周围电荷聚集特性、电场空间分布以及建筑物大地附近积累电荷分布特性,得出高层建筑出现电场畸变对下行先导发展的"顶部优势"以及雷暴云位置在影响建筑物顶部电场分布的关键效果。     

雷电电磁脉冲对风机机舱电磁环境的影响与防护研究

当风力发电机的机舱受到雷击时,机舱内会产生雷电电磁脉冲(LEMP),继而影响电子设备运行,甚至严重破坏电子设备.为了研究机舱内的LEMP,首先建立了非金属机舱的全尺寸模型.采用传输线矩阵法对机舱内雷电电磁环境进行了模拟分析.然后研究了在机舱上应用金属屏蔽网的防护措施,包括屏蔽网的网格尺寸和材质对防护效果的影响.结果表明,金属屏蔽网可以有效地降低机舱内的LEMP.屏蔽效果很大程度上取决于屏蔽网材料的导电性和网格尺寸.     

基于可变减载率超速控制的双馈异步风机参与微电网调频研究

为了使双馈异步风机(DFIG)能够更好地参与微电网频率调节并减少有功控制成本,综合考虑风机向微电网输送有功功率和提供备用容量参与系统调频两方面因素,提出了变减载率超速控制法。计及风速出现概率,采用概率加权求和法,考虑减载成本、调频效益和调频恢复成本求解超速控制成本(COC),得到变减载率曲线。通过对一个含DFIG的微电网系统进行仿真分析,验证所提方法可有效改善微电网频率动态特性,减少风机有功控制成本,有利于微电网的稳定运行。     

基于深度信念网络的低风速风电参与微电网频率优化控制

低风速分散式风电接入微电网使得微电网能够利用低风速风资源为负荷供电,但其低惯量的特点也对微电网的频率稳定性提出了挑战。为了探究微电网中低风速风电机组(LWTG)如何有效参与抑制微电网频率波动,在LWTG中引入虚拟惯量控制、超速控制和下垂控制。针对风电机组最小转子转速限制,通过理论分析确定了合适的LWTG的参数;针对超速控制存在的盲区问题,利用深度信念网络来优化不同风速下的减载率以及虚拟惯量控制、下垂控制的控制参数;在低风速风况下验证了优化后的参数能够有效减少负荷波动引起的微电网动态频率跌落幅度,并获得较好的调频效果。     

基于ATP-EMTP的风电机组雷击过电压分析与防护研究

基于ATP-EMTP仿真软件对风电机组内部的雷电过电压及其相应的防护措施进行了研究。首先分别针对风力发电机、风机变压器、雷电模型、冲击接地电阻、电缆、电涌保护器(SPD)等建立了ATP-EMTP模型。接着通过仿真计算,分析雷电流在风机系统中的分布,比较了冲击接地电阻阻值对雷电过电压的影响。最后,研究了加装SPD对风力发电机机端出口过电压的抑制效果,证实了加装SPD对风机系统雷电过电压的保护作用。     

电涌保护器质量监管与抽样检测的探讨

阐述了SPD质量监管的必要性,并对监管的主要手段——抽样检测进行了探讨和思考。围绕抽样方法,探讨了抽样环节、抽样过程以及各项注意要点。选取了5个代表性的检测项目,探讨了检测的特点以及检测对SPD质量监管的意义,并阐述了承担抽样检测的检测机构所应具备的资质和能力,以提升SPD行业整体质量。     

框架—核心筒结构超高层建筑物雷击瞬态磁场分布特性仿真研究

为研究地闪特征条件下超高层建筑物雷击效应,按真实建筑物尺寸等比例构建典型框架—核心筒式建筑物模型,将实际探测雷电流特征注入大概率雷击附着点位置并开展电流传输和空间磁场分布仿真分析。研究总结了建筑物金属框架不同位置的雷击附着点特征、电流传输时域变化特征、不同空间位置的磁场定性及定量变化特征。仿真结果表明:模拟雷电流波形特征决定磁场强度在10～50μs逐渐达到峰值,随后至200μs逐渐减弱;从电流变化趋势发现竖直结构柱散流效果较水平位置更为明显;定性分析女儿墙及高层水平框架相比稍低层框架雷电流强度及磁场变化较为剧烈;定量分析相同高度空间磁场靠近外部框架位置相比内部场强更强,中间楼层核心筒内磁场强度符合计算机房布设要求。仿真结果为直击雷防护设计以及雷击电磁脉冲防护提供参考。     

雷击碳纤维叶片的表面场强分布与附着特性研究北大核心CSCD

风电场中使用碳纤维叶片的风机正在逐年增多,为了研究碳纤维应用在风机叶片时的雷击附着特性,文中建立了碳纤维和玻/碳纤维混合风机叶片的三维电磁场仿真模型,基于有限积分法和理想边界拟合技术,通过计算不同材料叶片表面场强分布,分析了下行先导位置和叶片材料影响雷击附着特性的原因,研判了接闪器对碳纤维叶片的保护能力。研究结果表明:全碳纤维叶片表面场强分布特性与玻璃纤维叶片相似,但更早且更易产生上行先导;玻/碳纤维混合叶片表面场强分布受材料特性影响呈明显的差异化分布,碳纤维部分较玻璃纤维部分更易受雷击;下行先导的位置对叶片表面场强分布的影响与材料特性相关;雷击附着特性分析显示传统叶片接闪器对碳纤维叶片的保护能力有限。