风电系统防雷及过电压保护措施探讨

近年来,风力发电作为清洁的可再生能源得到了快速发展。风电系统中涉及的过电压保护及防雷接地问题较多,但目前我国尚没有风电系统过电压保护和防雷接地的国家标准或行业标准。结合风电工程实例,系统地阐述了风电系统中的保护及防雷接地的方案设计及其实现,对风力发电和风电场设计具有较好的指导意义。     

风电机组过电压保护与防雷接地设计

迄今我国尚无风电系统过电压保护和防雷接地的国家标准或行业标准,为了促进风电行业的快速发展,通过理论分析并结合工程实际,给出了风电系统中风电机组过电压保护体系和实现。该体系主要考虑直击雷保护、感应雷保护、接地装置、机组配套升压设备保护等内容,并结合风电工程实例,系统地阐述了风电系统中风电机组的过电压保护及防雷接地的方案设计及其实现,满足了工程的实际需要,对风力发电和风电场设计具有较好的指导意义。     

浅谈高层建筑物的防雷与接地

高层建筑对防雷的要求很高,但是,由于各种因素的影响,高层建筑由于防雷系统安装不合理而造成危害的案例屡见不鲜,为此,提出高层建筑物防雷和接地的设计原则、高层建筑弱电系统接地的注意事项,并通过实例分析,说明高层建筑物电源系统的雷电与过电压保护;配电系统和UPS电源系统的防雷保护及其具体的防护措施;通信、网络系统的防雷与过电压保护;终端设备电源的防雷保护;接地系统装置的保护等。最后强调高层建筑物的防雷设计工作一定要执行国家相关标准,以期达到更好的效果。     

玉门风电机组雷电致灾机理与接地探讨

雷击是影响风电机组乃至整个风电系统安全运行的主要因素之一,风电机组的防雷技术研究,对保护风电系统的安全运行具有重要意义。针对玉门地区的气候环境条件与高土壤电阻率特点,结合实际施工经验,对风力发电机组的雷击致灾机理、防护措施、接地方案设计与施工进行了全面的阐述。最后得出:(1)风电机组的雷击致灾机理主要与峰值电流I_m、转移电荷Q、雷电流波头陡度di/dt等参数密切相关;(2)风电机组的雷电防护首先应对防雷区(LPZ)进行划分,并加强控制与信息系统的过电压防护;(3)给出了高土壤电阻率地区电解离子接地极接地电阻的计算方法。同时接地设计与施工应充分考虑地网的稳定性与持久性。     

基于医院中心机房的防雷技术研究

以南京市胸科医院为例,针对雷电的侵袭形式和途径,依据防雷工程理论分析了信息系统的雷击风险评估,明确了中心机房的雷电防护等级。通过设定防雷保护区,实现了机房内不同分级的防雷保护。在此基础上,进一步研究了以屏蔽、等电位联结、过电压保护器及防雷接地组成的内部综合防雷系统,强调了机房内外防雷措施的协调统一,构建了一套安全合理的医院中心机房雷电防护系统,将雷电能量限制在信息系统所容许的安全范围之内,确保医院信息系统的安全运行。     

风电场电缆集电系统雷电暂态数值计算

针对风电场集电系统升压变压器和避雷器在雷害事故中大量损坏现状,在雷害事故现场调查的基础上,对风电场电缆集电系统雷电暂态过电压及电流分布进行了数值计算。建立了单台机组模型和多台机组模型,考虑了风电机组数量、雷电流幅值、机组冲击接地电阻等各种因素对雷电暂态过电压和雷电流分布影响。结果表明:避雷器标称放电电流偏小是雷击损坏主要原因,多次回击电流将导致避雷器以及与其并联连接的升压变压器损坏。对于35 kV风电场电缆集电系统,如果风电机组冲击接地电阻很难降低,提高避雷器标称放电电流可以有效解决电缆集电系统雷电暂态过电压和避雷器保护问题。根据计算结果提出了避雷器标称放电电流推荐值,当雷电流幅值50 k A时,标称放电电流5 k A的避雷器可满足要求;当雷电流幅值≥100 k A时,则需要相应提高避雷器标称放电电流。对风电场电缆集电系统,在接线工艺规范的前提下,升压变压器高压侧安装1组避雷器可以满足过电压保护和绝缘配合要求。     

新安江水电站过电压防护系统的运行及改进

新安江水电站位于浙西山区,雷击活动频繁,雷电日平均每年在60～80天之间。建厂初期,由于过电压及防雷保护不完善,接地电阻大,防雷运行方式不当,曾多次发生雷击和过电压事故,危及安全生产。据1962～1982年统计,在新安江至杭州两条线路上,曾发生553次雷击事故,在厂内也曾多次发生雷击和过电压事故。1 电站过电压保护系统简介新安江电站过电压保护采用避雷针、避雷线,放电间隙作直接雷击保护,避雷器、电容器作为感应过电压和操作电压保护。     

浅议变电站防雷措施

变电站防雷安全关系到供电可靠性、工农业生产的正常运行和城乡居民的日常生活.提出了变电站直击雷的保护、架空线路的雷电感应过电压、直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站的防范措施,指出了变电站的防雷接地的要点.     

110kV中性点经电阻接地系统的雷电过电压研究

采用ATP仿真研究了中性点接地电阻值对电气设备雷电过电压水平的影响以及现有防雷方案的耐雷水平,并且提出了改进措施。研究表明:110 kV中性点改经电阻RN接地后,除了变压器110 kV侧中性点的过电压值与RN成正比外,其它电气设备的雷电过电压水平与RN几乎无关;采用线路加装避雷器和降低杆塔接地电阻的方法能有效提高系统的耐雷水平。从防止雷电过电压的角度证明了110 kV系统采用电阻接地方式的可行性。     

配电网防雷保护的分析与研究

结合配电网实际运行中的雷害情况和典型事例 ,全面分析了配电网的防护现状和雷害原因 ,认为配电网目前在网络结构、绝缘水平、防雷措施等防雷保护方面存在许多问题 (特别是线路绝缘水平低、防直击雷措施少、避雷器使用不当和接地不良、雷电过电压与内过电压联合作用 ,这些是目前配电网雷击跳闸率居高不下的主要原因 )。在此基础上提出了综合防雷措施 (包括规范避雷器的安装维护、改善避雷器和杆塔接地、使用塔顶避雷针、使用自动消弧装置降低配电网建弧率、限制雷电流过后的弧光接地过电压和铁磁谐振过电压等 ) ,以提高配电网耐雷水平和供电可靠性。     

An experimental study of lightning overvoltages in wind turbine generation systems using a reduced‐size model

Wind turbine generation systems are built at locations where few tall structures are found nearby so as to obtain good wind conditions, and thus, they are often struck by lightning. To promote wind power generation, lightning‐protection methodologies for such wind turbine generation systems have to be established. This paper presents the result of an experimental study of lightning overvoltages in wind turbine generation systems using a reduced‐size wind turbine model. Overvoltages observed at wavefronts of lightning surges are focused on in this study. In the experiments, lightning strokes to one of the blades and to the nacelle were considered, and voltages and currents at various positions of the wind turbine model were measured. The following points have been deduced from the results: (i) The voltage rise due to the tower footing resistance can cause a significant voltage difference between the tower foot and an incoming conductor led from a distant point. Also, a voltage difference between the bottom of down conductors installed inside the tower and an incoming conductor can be of significance. (ii) The lightning current flowing through the tower body induces voltages in main and control circuits which form loops, and the induced voltages can cause overvoltages and malfunctions. (iii) Traveling‐wave phenomena in a wind turbine generation system for a lightning strike to the tip of a blade and to the nacelle have been clarified from the measured waveforms. This information can be used for developing an EMTP simulation model of wind turbine generation systems. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 158(4): 22– 30, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20466     

某风电场风能发电机组综合防雷浅析

通过对蓬莱紫荆风电场风电机组所处的特殊雷电环境以及遭受雷击后果的分析,依据《建筑物防雷设计规范》、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》等国家现行防雷技术规范,参照国际电工委员会(IEC)防雷部分相关标准,对风电机组雷电防护进行设计和探讨,以期达到各系统的正常运行,最大限度地减少雷击损失。     

光伏组件受雷电影响的因数检测及仪器选择

鉴于雷电对太阳能光伏系统具有危害性,针对目前光伏发电系统专业防雷系统标准尚待完善,缺乏针对光伏发电防雷系统的专业检测设备,以及光伏发电防雷控制系统知识的专业培训,同时光伏组件设计生产过程中,没有将防雷检测作为产品设计检测的必备环节等现状,对光伏发电系统防雷结构设计及仪器选择进行阐述。本文简要叙述了雷电对光伏发电系统的危害及雷电分类,详细阐述了光伏发电系统防雷结构装置的设计方案,光伏发电系统监测方式以及光伏发电系统所需的检测仪器。     

风力发电机组的防雷问题

运行中的风力发电机组,遭受雷击屡见不鲜,损坏设备,造成巨大损失,甚至危及人身安全,为此,根据国外部分防雷研究成果及雷害统计资料数据,说明雷电危害风力发电机组的严峻性。同时,列举了国际著名风力发电机组厂家的防雷设计标准要求,从中看出当前防雷设计的差异。指出要改善风力发电机防雷性能状况,必须从设计标准、制造规范、建设质量等根本环节着手,并应尽快建立我国风电行业（包括风机防雷）技术规范。     

发电厂防雷技术探讨

结合贵州金元发电运营有限公司盘南分公司（以下简称盘南电厂）防雷系统的建设,系统地总结了火电厂防雷系统在建设和运行过程中积累的各种经验,并在此基础上对在建火电厂防雷系统的施工工艺管理和已建火电厂的防雷系统管理进行了探讨。     

山区高压输电线路的防雷对策

山区输电线路由于地质、气候等因素的影响,雷击跳闸是线路故障的主要原因,严重影响了电网的稳定性及供电的可靠性。统计了近年来重庆长寿山区35 kV及以上输电线路的雷击跳闸故障,介绍了雷害事故的处理流程,根据理论和现场经验,对线路雷击跳闸进行了分析。在总结防雷整治的过程中进行了探索研究,发展了一些新的防雷观点和思路,并在长寿电网的防雷整治中进行了推广和应用,为做好山区输电线路防雷决策提供参考依据。     

计算机机房综合防雷分析

简述了雷电灾害机制、计算机房的防雷措施及其注意事项。机房防雷措施主要包括内部防雷措施和外部防雷措施。外部防雷措施主要是指防直击雷措施,内部防雷措施主要包括电源和信号防雷措施、屏蔽、接地、等电位联结、设备防静电处理、雷电电磁脉冲防护。内部防雷措施与外部防雷措施必须综合起来,形成系统防雷,从而达到最佳效果。     

基于电网雷害分布的输电线路防雷配置方法

为提高电网雷电防护措施的针对性和有效性,提出了电网雷害分布图的确定方法,即依据电网绝缘强度和雷电活动频度提出危险雷电分布,在此基础上综合运行经验和地形地质地貌因素形成绕击电网雷害分布图、反击电网雷害分布图。给出了基于电网雷害分布图的防雷配置原则和方法,即依据不同电压等级、不同雷害性质、不同雷害等级进行针对性的雷电防护措施配置。依据此法,以华北电网雷电自动监测数据为基础绘制出了华北电网2003~2006年4级雷害分布图,结合提出的防雷配置原则将其应用于工程中,取得了良好的效果。     

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。