基于多重雷擊的風電機組集電線路雷電暫態過電壓分析

謝 輝， 陳 眾， 古純松， 馬希永， 劉博特

(長沙理工大學 智能電網運行與控制重點實驗室，長沙410004)

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隨著全球化石能源日益減少，各國正加大力度發展清潔能源，近年來風能、太陽能、地熱能等清潔能源在各個國家的大力扶持下迅猛發展[1]。雖然水電和火電仍然是主要的發電方式，但風電已嶄露頭角，據估計，全球風能市場未來十年的新增裝機容量將高達720 000 MW，中國未來十年新增裝機總量將達到249 500 MW，占全球新增市場的36%，依然是世界上最大的風能市場。習總書記在氣候雄心峰會上指出：到2030年，中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右，風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上[2]。政府部門正持續加大可再生能源發展的政策扶持力度，清潔能源迎來了前所未有的機遇。基于這種背景，風電將保持穩定的增長[2-3]。

雖然近年海上風電場數量不斷增加，但我國大多數風電場仍為陸上風電場，陸上風電場一般建立在高山、曠野等疾風區，這種地區落雷密度高，其遭受雷擊的風險大。文獻[4]建立了風電機組模型，計算了風機塔筒與塔筒內電纜耦合模型，并計算了塔筒內電纜過電壓大小。文獻[5]中提出了塔筒-傳輸線模型，并采用電磁暫態仿真軟件EMTP計算了考慮電纜屏蔽層和不考慮屏蔽層兩種情況的傳輸線雷電過電壓分布[4]。文獻[6]對趙海翔提出的風機塔筒模型進行了改進，首次考慮強電磁場中的輻射、耦合及感應作用，計算了接地電阻大小、雷電流參數、塔筒高度等因素對屏蔽層-纜心電壓差和塔基電位的影響[5]。……