风电场接地系统雷电暂态特性的研究

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1、图书分类号：U.D.C.:工学硕士学位论文风电场接地系统雷电暂态特性的研究硕士研究生：徐宏碧导师：鲁志伟教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：电气工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年4月授予学位单位：东北电力大学ClassifiedIndex:U.D.C.DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringResearchonTransientcharacteristicsoflightningofGroundingsystemofWindpowergenerationplantCandi

2、date：XuHongbiSupervisor：Prof.LuZhiweiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：ElectricalEngineeringCollegeDateofOralExamination：April.2015University：NortheastDianliUniversity摘要随着社会的发展需求，风电机组的安全问题就成为了目前的重中之重。而当前风电机组安全威胁最大的当属—

3、雷击。当雷击风机塔筒的瞬间，就会对输电线路产生过电压，甚至对通讯会造成影响。雷击现象的产生还会对设备造成影响，当雷击瞬间，因为有接地阻抗，接地点电位将会升高。故本文采取了风机模型的建立，用以对雷击现象导致的系统过电压进行分析研究。根据等距四极法测得的视在电阻率与极间距、测量电极埋深的数学关系，建立了目标函数和土壤结构反演模型，解决了不均匀土壤接地参数计算复杂的问题。当雷电流入地时会击穿土壤导致电离，本文将采用等效办法，将其等效为接地体几何大小的增加，依据土壤电离情况求出修变量，修正接地体电路参数，得到电路的动态响应。结合了场路结合理论，

4、即把电路和电场模型结合在一起，解决了分析地网频域特性时土壤击穿的非线性因素，并结合傅里叶变换，建立了分析雷电冲击下的地网模型。采用此方法，分析得出了地网雷电冲击特性受土壤分层结构及电阻率和地网铺设尺寸等因素的影响规律。文中依据雷电流在风机组中的流通路径，建立了其雷电暂态模型，并采用EMTP仿真、计算并分析了感应电压、电流对电缆屏蔽层的影响。关键词：接地网；雷击；土壤反演；暂态响应；土壤电离；雷电保护IAbstractWiththeincreaseofwindturbinecapacityandwindfarmdimension，thes

5、ecurityofwindturbineoperationismoreandmoreimportant.Lightningisbecomingoneofthemainfactorstoaffectthesecurityofwindturbineoperation.Duringthelightningstrokeprocesstheinducedovervoltagemayappearonthecommunicationlineandeventhepowerlinewhichareconfiguredwithinthetowerwhenl

6、ightningcurrentpassesthroughthem,Inaddition,thegroundpotentialwillberaisedfortheexistenceofgroundingresistancewhichmaycausebacklashtothedevicesinstalledinsidethetower.Therefore,inthispaperthemodelofwindturbinesisestablishedandthetransientovervoltagecausedbylightningstrok

7、eiscalculatedandanalyzed.Atheoreticalmodelfortheanalysisofgroundingsystemswithhorizontalormulti-layerearthispresented.Thiswayhasanadvantagethatitdoesn’tneedtowriteouttheexpressionsofearthpotential,anditiseasytobeprogrammedbycomputer.Thetargetfunctionandsoilstructureinver

8、sionmodelisestablishedwiththemathematicalrelationshipbetweenpole-to-poledistancesandtheapparentgroundin