為了預(yù)防和減少海上風電的雷害,對由雷擊引發(fā)的風機機艙暫態(tài)過電壓進行計算和評估非常必要,前提是建立可靠的風機雷電泄流通道模型。接地電阻的準確性是影響雷擊通道模型可靠性的重要因素�？紤]到我國海上風機場分布廣,海況差別大的特點,將潮間帶接地環(huán)境分為3層:海水層、淤泥層和砂石層,分析各層的物理深度和電阻率等因素對接地電阻的影響。以江蘇如東洋口港潮間帶風電場上海電氣2 MW風機為例,將雷電通道劃分為激勵源、槳葉、機艙軸承、塔筒、接地電阻5個部分,分別進行數(shù)學(xué)建模。其中:塔筒等效成垂直中空分段圓柱體;機艙與塔筒間的軸承等效為電容;應(yīng)用土壤點電流格林函數(shù)計算各層的等效電阻,通過疊加得到總的沖擊接地電阻。結(jié)果表明,由潮汐引起的海水深度變化是影響接地電阻的主導(dǎo)因素,海水越深接地電阻越小,對應(yīng)的暫態(tài)過電壓也越小;淤泥層和砂石層的電阻率均與接地電阻正相關(guān),但當海水達到足夠深度時,它們的影響趨于穩(wěn)定。

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【部分圖文】：

圖1 雷擊槳葉示意圖與槳葉電路模型

考慮到風機槳葉處于最高處時遭雷擊的概率最大。此時可將槳葉內(nèi)置引下線視為半徑為rb的豎直傳輸線[15]，見圖1(a)。引下線可等效為若干段長度均為lb的π型RLC電路串聯(lián)而成的等值電路，見圖1(b)。電阻由電阻定律R=ρl/s得到;電容和電感分別用平均電位法和諾依曼積分公式計算。分....

圖2 塔筒電路模型

海上風機的塔筒是圓臺結(jié)構(gòu)，但相較于塔筒的高度，上下底面半徑的差別可忽略不計，為簡化計算，將塔筒看作垂直中空圓柱體結(jié)構(gòu)，見圖2(a)。為計算塔筒上暫態(tài)響應(yīng)，將高度為ht的塔筒等分為長度為lt的若干段，且使劃分后每一段導(dǎo)體的最大長度小于雷電流波最小波長的十分之一[18]，塔筒電路模型....

圖3 單樁式潮間帶風機基礎(chǔ)接地

潮間帶風機接地環(huán)境分為海水層、淤泥層和砂石層，接地基礎(chǔ)被分為上、中、下3段圓柱體，見圖3(b)。L和d分別為接地體總長度和單樁式基礎(chǔ)半徑，l1為海水層深度，ρ1為海水層電阻率，l2為淤泥層深度，ρ2為淤泥層電阻率，ρ3為砂石層電阻率。應(yīng)用土壤中點電流源格林函數(shù)求解接地電阻。將拉普....

圖4 潮間帶風機雷擊暫態(tài)實際泄流路徑模型

由上述建立的雷電模型、槳葉、機艙軸承、塔筒暫態(tài)電路模型和潮間帶風機沖擊接地電阻模型，建立和實際泄流路徑一致的潮間帶風機雷擊暫態(tài)模型，見圖4。2潮間帶接地電阻實例分析

本文編號：4057064