風(fēng)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)與防雷接地及其設(shè)計(jì)

朱　杰（鎮(zhèn)江江大建筑工程設(shè)計(jì)有限公司,江蘇 鎮(zhèn)江212013）

風(fēng)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)與防雷接地及其設(shè)計(jì)

朱杰
（鎮(zhèn)江江大建筑工程設(shè)計(jì)有限公司,江蘇 鎮(zhèn)江212013）

目前我國對(duì)于風(fēng)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)與防雷接的設(shè)計(jì)無論是國家，還是整個(gè)行業(yè)仍舊沒有設(shè)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。為了保證風(fēng)電行業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)快速的健康發(fā)展，就要對(duì)其理論結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析。這樣的做法主要是各種情況下都要考慮到對(duì)設(shè)備的保護(hù)等。根據(jù)風(fēng)電工程的實(shí)際情況，分析方案實(shí)現(xiàn)的可能性，以及是否能滿足實(shí)際需求。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電這個(gè)新能源行業(yè)來說，會(huì)涉及到很多關(guān)于電力的問題。其中，風(fēng)電機(jī)組主要包括的內(nèi)容中，不可不提的是二者之間的鮮明特點(diǎn)。

風(fēng)電系統(tǒng)；實(shí)際情況；防雷設(shè)計(jì)；電壓保護(hù)

0　前言

當(dāng)今社會(huì)所提倡的環(huán)保能源中風(fēng)力發(fā)電是首屈一指事物，它有可再生、無污染的特點(diǎn)。所以，對(duì)風(fēng)力資源的開發(fā)利用是當(dāng)代社會(huì)最明智的選擇，既可以節(jié)約資源減輕資源消耗，又可以加強(qiáng)人們對(duì)新資源的探索。隨著科技的進(jìn)步，風(fēng)力發(fā)電從無到有，如今更是在優(yōu)惠的政策下進(jìn)行大規(guī)模開發(fā)。它的前進(jìn)和社會(huì)及國家的鼓勵(lì)政策是分不開的。這個(gè)新興的行業(yè)中，涉及到很多問題，例如風(fēng)電機(jī)組、風(fēng)電場(chǎng)升壓站以及場(chǎng)內(nèi)輸電線路3個(gè)方面。目前我國國內(nèi)現(xiàn)有的風(fēng)電機(jī)組多數(shù)是進(jìn)口機(jī)組或是引進(jìn)國外先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的機(jī)組，但是由于各國都有不同標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致目前為止，我國并沒有關(guān)于風(fēng)電機(jī)組防雷和過電壓保護(hù)等具體明確的標(biāo)準(zhǔn)。這是眼下我國亟待解決的問題，盡快確立關(guān)于風(fēng)電機(jī)組防雷和過電壓保護(hù)的準(zhǔn)則，規(guī)范國內(nèi)行業(yè)的發(fā)展方向。

1　過電壓保護(hù)及防雷接地的內(nèi)容

風(fēng)電機(jī)組過電壓保護(hù)及防雷接地設(shè)計(jì)主要考慮到四個(gè)方面，分別是直擊雷保護(hù)、感應(yīng)雷保護(hù)、基礎(chǔ)接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)和機(jī)組配套升壓設(shè)備保護(hù)。

首先，直擊雷保護(hù)方面的風(fēng)電機(jī)塔筒一般會(huì)很高，非常容易被雷擊損壞，因此與這種情況就要及時(shí)采取防范措施。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括很多細(xì)小的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這就要求在設(shè)計(jì)防雷保護(hù)時(shí)要做到分開并全面的考慮。如在風(fēng)電機(jī)的上方、兩側(cè)及尾部都要安裝不同的避雷針，不僅如此內(nèi)部的裝置更為復(fù)雜。有了如此完整的防護(hù)措施在受到直擊雷襲擊是，才能保證各部雷電順利地以最近的路徑沿塔柱引入接地裝置，并流向大地。

其次，是感應(yīng)雷保護(hù)。感應(yīng)雷的保護(hù)是指系統(tǒng)內(nèi)部易受感應(yīng)破壞的設(shè)備加強(qiáng)過電壓保護(hù)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)的裝置，在其受到電力襲擊是，該保護(hù)裝置要快速的運(yùn)行釋放電力襲擊帶來的能量，達(dá)到保護(hù)設(shè)備不被損壞的目的。其中無論是電源防雷還是信號(hào)防雷都是其中不可或缺的部分。

再次，接地系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于長期暴露在外部或高出很容易受到雷電襲擊，因此，做好接地措施是風(fēng)力發(fā)電最好的選擇。風(fēng)電機(jī)會(huì)利用自身具有的防雷裝置的優(yōu)勢(shì)，把流入引進(jìn)大地。同時(shí)，由于風(fēng)電機(jī)布置為了更好地發(fā)電，其位置多在人煙稀少的高山上、海島上以及海灘邊。因此根據(jù)他們所在的不同地理位置及其差異，給防雷的保護(hù)不同的要求。即使同在高山上，其所處的位置仍會(huì)有地質(zhì)等方面的差異，如不同的土壤電阻率不同，電阻率越高其有效范圍就會(huì)越大。這就要求要對(duì)每臺(tái)風(fēng)電機(jī)單獨(dú)的設(shè)計(jì)防雷措施。

最后，是機(jī)組配套的升壓設(shè)備保護(hù)，一般情況下風(fēng)力發(fā)電機(jī)的出口電壓為690V，需要通過箱式變壓器將電壓升高到一定標(biāo)準(zhǔn)后送入升壓站，而在風(fēng)電機(jī)附近一般布置著箱式變壓器，因此直擊雷問題可不用進(jìn)行考慮。但是一旦配套升壓變高壓，就要采取在變壓器高壓側(cè)安裝專門的避雷器來防止雷電侵入波而導(dǎo)致的不良影響，同時(shí)，還可在低壓側(cè)安裝電涌保護(hù)器以此保護(hù)風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部不受雷電干擾。

2　過電壓保護(hù)及防雷接地的實(shí)際操作

在風(fēng)電場(chǎng)升壓站的設(shè)計(jì)中，還有兩類不可忽視的操作過電壓的問題，他們分別是隔離開關(guān)操作和中壓真空斷路器操作。

首先，隔離開關(guān)操作中，空載母線如果在操作過程中發(fā)生，可能造成重?fù)舸?huì)產(chǎn)生幅值超過2.Op.u.、頻率為數(shù)百千赫至兆赫的高頻振蕩過電壓。為減少這種事件發(fā)生概率，宜采取這些要求:1、采用金屬氧化物避雷器，以此達(dá)到加強(qiáng)保護(hù)的目的，減少隔離開關(guān)操作時(shí)所產(chǎn)生的不利影響。2、隔離開關(guān)操作中，氣體絕緣全封閉組合電器(GIS)升壓站的空載母線時(shí)，要對(duì)采用的操作方式多次確認(rèn)，避免可能引起的危險(xiǎn)操作。

其次，真空斷路器。真空斷路器的操作往往是過電壓產(chǎn)生的可能。例如，截流過電壓,真空斷路器憑借良好的滅弧性能優(yōu)勢(shì)，開始斷小電流的時(shí)候，電弧會(huì)在過零前熄滅，電流被貿(mào)然切斷，會(huì)導(dǎo)致滯留于電機(jī)等電感繞組中的能量會(huì)產(chǎn)生向繞組的雜散電容充電的現(xiàn)象，促使其轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲碾妶?chǎng)能量。還有，由于與弧隙多次發(fā)生重燃現(xiàn)象，電機(jī)電容多次被電源充電所產(chǎn)生的過電壓的多次重燃。真空斷路器在準(zhǔn)備切斷電流的時(shí)，工頻電源存在于觸頭的一側(cè)，另一側(cè)則是振蕩電源，起到的是為LC回路充放電的作用。一旦觸頭間開距達(dá)不到想要的大小，就有可能導(dǎo)致電壓在疊加后會(huì)致使弧隙間出現(xiàn)擊穿的現(xiàn)象，斷路器一旦恢復(fù)電壓就會(huì)立即升高。如果觸頭開距不過小，第二次重燃現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生，甚至是多次反復(fù)重燃的現(xiàn)象，多次充放電會(huì)致使振蕩的發(fā)生，恢復(fù)電壓會(huì)隨之逐級(jí)升高，負(fù)載端的電壓也伴隨著升高，經(jīng)過多次的重燃最終會(huì)造成電氣設(shè)備的損壞。

3　結(jié) 語

通過風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)我們了解到，過電壓保護(hù)大致可以分為三個(gè)部分，他們分別是風(fēng)電機(jī)組、升壓站以和場(chǎng)內(nèi)輸電線路過電壓保護(hù)及防雷接地。其中，后兩個(gè)部分已經(jīng)有了可供參考的國家標(biāo)準(zhǔn)，在行業(yè)中也形成了要求。風(fēng)電機(jī)的接一定要充分的利用自然接地優(yōu)勢(shì)，采取適當(dāng)?shù)姆绞酵瑫r(shí)也結(jié)合其他方式，確保其效范圍內(nèi)的安全。例如，采用的降阻劑、深井及斜井等方法，來降低接地電阻的危害。同時(shí)，為有效地防止雷電入侵高壓側(cè)，安裝氧化鋅避雷器的安裝就顯得必不可少。同時(shí)，為了確保安全，還要加強(qiáng)其低壓側(cè)的安全裝置。

[1]DI／T621—1997中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)．交流電氣裝置的接地Es]．北京：中華人民共和國電力工業(yè)部，1998．

[2]DI／T620—1997中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)．交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合[S]．北京：中華人民共和國電力工業(yè)部，1997．

[3]GamesaEolica．Descriptionofwindturbine[M]．SpainGemesa：GamesaEolica，2003．

[4]劉繼．風(fēng)力發(fā)電裝置的雷電防護(hù)與電磁兼容問題It]∥第三屆中國防雷論壇論文摘編．深圳：中國防雷信息網(wǎng)，2004．

[5]錢啟良，趙永炬，符成院．試分析海南東方風(fēng)力發(fā)電廠600kW風(fēng)電機(jī)組防雷過電壓保護(hù)系統(tǒng)[J].風(fēng)力發(fā)電,2004(01)：69．