风电场架空集电系统雷电暂态过电压分析

针对风电场集电系统箱变在雷害事故中大量损坏的现状,对雷击风电场架空集电线路引起的暂态过电压进行了计算。运用ATP/EMTP电磁暂态仿真软件建立了包括风电机组、集电线路和箱变的等效模型,考虑了雷击方式、雷电流波形、风力机接地电阻以及风电机组拓扑结构对箱变两侧暂态过电压的影响。研究结果表明:箱变低压侧的暂态过电压与波头时间成反比关系,波头时间为1.2μs时箱变低压侧的暂态过电压是20μs时的8.75倍,箱变高压侧的暂态过电压几乎不受波头时间的影响;接地电阻越大,箱变两侧的暂态过电压越大;风电机组架空集电线路遭受雷击时,环形拓扑的可靠性最高,环形拓扑联合为风电机组的最优联合方式。     

风电场场内输电线路直击雷防护研究

风力发电场的场内输电线路是防雷保护的薄弱环节.当雷电击中输电线路时,会造成线路过电压,损坏电力变压器设备.对此,笔者以某风力发电场雷击事故为例,利用电磁暂态程序ATP/EMTP建立雷电直击于输电线路的模型,定量计算出升压变压器上的暂态过电压和流过电缆的最大雷电流,综合考虑安装线路避雷器和降低接地电阻对计算结果的影响,然后确定风电场场内输电线路有效的防雷保护方案,确保变压器安全可靠运行.仿真分析验证,采用该方案能提高场内输电线路的耐雷水平,能起到保护变压器安全运行的作用.     

风电机组雷电过电压的仿真分析

雷击会对风电机组造成严重损坏,是影响风场安全运行的主要因素。在雷击过程中,雷电流流经塔体,并通过电磁场的耦合作用,在塔体内部三相电缆和机组变压器上产生雷电过电压,影响内部设备的正常运行。通过电磁暂态软件PSCAD搭建了比较全面的风电机组模型,对风电机组的暂态过电压进行计算分析,并研究了不同大小的接地电阻以及不同接地方式对风电机组过电压分布的影响。计算结果表明良好的接地系统有利于降低电缆上的过电压,但不能改变塔体上过电压的最大值,而接地方式的不同对过电压影响巨大,两种接地方式各有优劣。最后为风电机组加入避雷器,验证了防雷设计的有效性,仿真结果为风电机组的安全、经济的防雷设计提供了参考依据。     

10 kV配电变压器雷电过电压及其防治方法研究

10 k V台区配电变压器是配电网最重要的设备之一,但在多雷区时常发生雷击损坏故障。根据台区典型设计和现场勘查结果,建立了雷电直击导线和雷电感应下的电磁暂态仿真模型,分析了配电变压器高压侧绝缘的雷电过电压,结果如下:雷电直击导线后,变压器绝缘承受的电压为避雷器残压和接地引下线电压之和,过电压幅值极易超过标准雷电耐受电压75 k V;雷电感应的能量较小,过电压幅值超过标准雷电耐受电压的概率非常小。同时,研究了加装避雷线对雷电直击过电压的防治效果,发现避雷线可大幅降低过电压幅值,若在此基础上缩短避雷器横担至变压器支架的电气距离,可大大降低变压器损坏概率。     

天津某220kV GIS变电站雷电过电压防护措施研究

雷电过电压是导致电力系统事故的重要原因之一,研究其防护措施对于保障电力系统安全运行具有重要意义。采用电磁暂态程序ATP-EMTP计算了天津某220 kV GIS变电站的雷电入侵过电压,分析了避雷器配置方式对站内设备过电压幅值的影响,探讨了杆塔冲击接地电阻、主变压器等效电容以及进线电缆长度等因素对雷电过电压的影响。结果表明,主变压器处配置避雷器具有最优的防护效果。随着杆塔接地电阻的增大,设备过电压幅值均增大;随着进线电缆长度的增大,设备过电压幅值均减小;随着主变压器等效电容的增大,设备过电压幅值也均减小。采用电缆连接GIS和主变压器,比架空线连接方式具有更好的雷电防护效果。     

基于场路结合思想的风电机组接地网冲击特性研究

在雷击过程中,雷电流沿风电机组塔筒注入接地网,会引起接地网的地电位升高。为更好地研究雷击产生的暂态过电压对风电机组及其输变电设备产生的影响,采用场路结合的思想建立接地网暂态电路模型,对雷击引起的地电位升高进行系统仿真计算。计算结果表明:由于雷电流波头频率很高,与电阻相比接地体本身的电感效应非常明显,将引起接地网的地电位大幅度升高;暂态过电压将对地下传输、通信和控制电缆最外层绝缘造成破坏,严重时甚至会造成局部放电。     

海上升压站主变避雷器雷电过电压保护距离研究

国内早期的海上升压站为主变室外布置,主变油枕易遭受雷击。通过分析避雷器保护距离产生的原因,借助ATP/EMTP电磁暂态仿真软件,建立了变压器雷击暂态模型,并结合工程实例分析了雷电流幅值及避雷器安装位置对站内设备过电压的影响。研究发现:雷击主变油枕,站内主要受影响的设备为主变压器,且避雷器的安装位置很大程度上影响着变压器上的雷电冲击过电压值。因此,文章对避雷器保护距离进行了进一步的研究分析,指出在进行海上升压站设计时,避雷器应尽量靠近主变压器安装。最后,通过参数拟合得出避雷器保护距离与雷电流幅值配合曲线及避雷器保护距离与平台接地电阻配合曲线,为海上升压站内避雷器的安装提供了参考依据。     

10kV电力变压器的防雷保护

10kV电网的供电面积大、线路长,没有避雷线,容易受到雷害.10kV电力变压器数量最多,雷害后直接影响供电.分析表明,雷击作用到变压器上产生的雷电过电压包括3个分量:避雷器残压、接地引下线的电压降和接地装置上的电压降.相关计算显示,10kV避雷器放电动作时.接地装置上产生的电压降最大.在防雷保护的改造工程中,能够实施的工程措施是:降低接地电阻,以减小接地装置上的电压降:在变压器附近的电杆上安装辅助火花间隙,以限制侵入雷电波的幅值.另外,将避雷器接地引下线与变压器外壳连接,减少避雷器引下线长度,也是重要的技术措施.     

雷击海上风电机组对其弱电系统影响分析

以海上SCD(超紧凑)3.0MW风力机组为原型,借助ATP/EMTP电磁暂态仿真软件建立该风力机组雷击暂态模型。并结合该暂态模型计算分析电缆屏蔽层、雷电波形及海上平台接地电阻对于风机内弱电设备雷电浪涌过电压的影响。结果显示:为保证风力机组内部弱电设备的安全,沿塔筒布置的电缆应采用屏蔽电缆,且两端均应做到有效接地;同时还应加装配套的保护措施,如加装浪涌保护器等;雷电流波形对于电缆感应过电压影响很大,因此仿真分析时应根据研究所需选取合适的雷电流波形;海上风机的接地电阻较小,接地电阻的变化对于弱电系统的雷电浪涌过电压的影响也较小,因此无需再采取降阻措施。仿真结果可为海上风力机组弱电系统的雷电防护提供参考。     

基于EMTP-ATP的风力发电机雷电电磁暂态特性分析

为解决风力发电机组雷电暂态过程研究的问题,本文根据雷电流在风机系统内的流通路径,利用EMTPATP软件建立了单台风机系统一体化电路暂态仿真模型以及整个风电场电路暂态模型,分析了各部件模型的建立过程与模型中参数的计算方法。该模型将雷电流在风机系统内的传播路径立体地集成在一起,反映雷电流在风机系统各部件内传播时的暂态特性。基于风机系统的一体化电路暂态模型,研究了风机叶片、机舱、塔筒和变压器等部件的雷电暂态特性,并分析了电缆屏蔽层接地方式等因素对风机雷电暂态特性的影响。研究表明塔筒-线芯间的过电压在线芯的上下两端达到最大;电缆金属屏蔽层能有效降低塔筒-线芯间的感应过电压与线芯的雷电流,感应过电压的抑制比可以达到41%,线芯雷电流抑制比可达60%;此外,屏蔽层的接地方式采用两端接地时感应过电压幅值最小。     

远距离大容量直流输送风电功率调节方式研究

北方风电大规模外送是未来中国风电发展的需要。提出了远距离大容量直流输送风电的功率调节新模式,分析了送端电网的电力盈余特性和调峰能力盈余特性,在此基础上研究了送端系统与直流系统互补运行的原理,并进行了具体算例分析。研究结果表明,在直流外送大量风电的情况下,通过发挥送端系统的调节能力,能够实现直流输电的多段式平稳运行及风电高效利用。最后,还提出保障该直流输电功率调节方式实施的相关措施。     

无功补偿方式在风力发电系统中的分析与应用

风力发电机组大多采用异步发电机,风力异步发电机并网发电时,无功补偿装置工作性能至关重要。本文论述了无功补偿电容器合理匹配,投切电容器开关的合理选择,降低投切电容器的涌流峰值等问题,对风力发电机可靠运行,提高并网发电效率,充分利用风能资源,提高经济效益,具有十分重要的意义。     

广西架空输电线路防雷现状与对策

通过对广西架空输电线路雷击跳闸率和事故率高的突出问题进行调查与统计分析,指出目前存在的主要问题是:在采取措施上存在着一定的盲目性,措施不当而起不到应有的保护效果,导致线路雷击跳闸率和事故率历年居高不下。为了解决上述问题,对现有线路防雷技术措施进行理论分析,并提出有针对性的保护措施,供线路防雷改造时参考。     

风力发电并网变流器的设计

针对并网型分散式风力发电系统的需求,设计了能够实现并网运行的变流器。该变流器应用ZVS-PWM技术和平均电流模式控制方法,并采用最大电流自动均流法实现多机并联均流。实验结果表明该设计能够明显减少风电功率变换过程中的损耗,并且输出电流稳定,不会形成大幅震荡,证明该设计的正确性。     

浅析风电发展对地区电网线损的影响

张家口市绿色能源基地的建设使地区风电装机容量迅猛增长,给降损工作带来很大的挑战;大量风电的接入不仅在技术上提出要求,还需要从管理层面上不断完善和加强风电的管理,文章通过选取典型代表日及2010年风电发展规划情况,采用理论计算及电网潮流计算软件分析风电发展对网损影响程度,进而分析具有可行性的降损措施,寻找降低网损新的突破口,为线损率指标稳步合理降低,进一步提升线损管理水平和创新奠定基础。     

风电机组接地网冲击特性的研究

为了准确计算风电机组接地网的雷电冲击暂态特性,在考虑土壤电离特性的基础上,利用场路结合方法建立了接地网暂态分析模型.采用快速傅立叶变换,将频域和时域分析方法相结合,对考虑土壤电离时接地网的暂态特性进行了分析.研究结果表明,发生雷击事故时,埋设在地下的传输、通信和控制电缆的屏蔽层与其周围土壤将产生较高的电位差,这会对电缆...     

电源类电涌保护器的安全性

针对低压电源感应雷电,采用电涌保护器进行防护已是目前普遍采用的方法。从低压电源系统故障、防雷器件特性、防雷标准、防雷产品、试验检测等方面,对电源类电涌保护器进行了相关论述。指出电涌保护器工作在低压电源系统中,在考虑雷电防护能力的同时,也必须关注产品的安全性。     

我国风电设备制造业的现状和发展前景

风力发电产业方兴未艾，为我国风电设备制造业创造了无限的商机，但同时也是巨大的挑战。对国内外风电设备制造业的现状作了详细的分析，指出我国风电设备制造业要想尽快实现大中型风电设备国产化，降低风电电价，就必须准确把握当今风电设备的发展趋势，准确选型，积极购买或引进专利技术，逐步实现国产化，最终形成产品系列自主开发的能力。     

虚拟发电厂在大规模风电并网中的应用

风电的间歇性、远距离、大规模、难预测等特性使其接入电网对电力系统规划建设、生产运行、安全稳定造成重大影响。针对电力系统实时调度模式下大规模风电场并网调度难题,提出了虚拟发电厂的设想,通过把某区域的风力发电机组和常规水、火电机组及其他储能设备进行等效实现电网功率有效控制。以某千万kW风电基地为例,建立了虚拟发电厂数据模型并采用实际电网运行数据验证了方案的可行性。     

风力发电机组的有功控制研究

阐述了随着风力发电技术的迅速发展,以风能为基础的风力发电在全球的应用越来越广泛,风力发电在电力能源中所占的比例也越来越高。提出了由于风能的随机性和偶然性,使风力发电并网运行时产生很多技术问题,如有功调节能力差、电能质量差等,这些已成为制约风力发电大规模发展的主要问题。因此,研究含双馈风力发电机组的有功-频率调节对风电大规模利用具有非常重要的现实意义。以IEEE-9节点为例,介绍了双馈风电机风能捕获原理,提出风力发电机的有功调节-调频控制策略,并通过仿真验证了控制策略的有效性。