行业解决方案

Industry Solutions

风电场防雷系统


项目研究的主要内容

  针对风电场雷电活动情况的复杂性和困难性,以及风电雷电防护难点和问题。项目从风电机组雷击过电压仿真分析、雷电泄流监测,防雷设备监测、防雷监测系统四个方面开展研究。项目研究框架如图一所示,项目充分分析风电机组雷电防护的现实需求,以提高风电机组耐雷水平和建设风机防雷监控系统为目标,通过仿真研究分析发电机组雷击过电压问题,提出优化方案,以风机雷电泄流监测和防雷设施监测为基础搭建防雷监测平台,利用模型仿真和系统监测对风电机组防雷系统进行优化和验证。各项内容相辅相成、互为基础、互相联系。

在线监测系统

 

主要技术方向

1、风电机组雷击过电压模型仿真分析研究

  调研风电场风电机组及其箱变、叶片、塔筒与接地网的设备参数、网络结构、防雷设置等资料,研究风机及其设备参数中影响雷击过程的主要因素,建立雷电过电压的系统仿真模型,分析风电机组雷击接闪过电压情况以及雷电形成的地电位反击问题,找到风机防雷系统设计缺陷或防护弱点。研究解决风电机组雷击过电压问题的防雷优化方法,分析各类防雷设施对风电机组耐雷水平的提升效果,为防雷优化设计提供了理论基础和数据支持,为风机雷击事故原因提供溯源分析。

2、雷击电流监测及机组性能影响的研究

  研究开发风机专用雷击电流探测器,通过雷击电流探测器监测风机叶片接闪装置的对地导通性、雷击次数、雷击强度大小等参数,通过大数据分析评估雷击对叶片的损害程度。通过雷击电流探测器监测轮毂接地碳刷及风机引下装置的对地导通性、雷击次数、雷击强度大小等参数,分析雷击电流的泄流路径以及雷击对风机轴承的影响。

3、防雷设备监测及失效告警研究

(1)浪涌保护器使用的压敏电阻因其动作和负载重,续流大,动作特性稳定差,可能遭受暂态过电压危害等原因,加速阀片老化,寿命不长,一旦SPD劣化,使用氧化锌压敏材料的器件,由于压敏电阻性能的劣化,会导致温度升高,引起压敏电阻热崩溃,从而导致漏电流增大且防护功能失效,严重时可能发生器件爆炸、起火;当雷击发生时,SPD已失去防护功能,雷击电涌将会影响电气设备、信息系统设备的正常运行;通过研究开发SPD状态探测器,采集风机内部浪涌保护器的泄漏电流、雷击放电动作电流波形,判断SPD劣化情况,进行SPD寿命预警,分析浪涌保护器性能参数对风机配电系统、弱电系统及箱式变压器等的影响。

(2)防雷接地系统是保证防雷系统安全运行的重要屏障,防雷接地地网起到泄流作用,没有他的泄流,所有其他防雷措施都是做的无用功,因此防雷地网的重要性不言而喻。由于设计施工和地质环境因素影响,可能导致接地网接地电阻偏大,影响风机雷击泄流能力;通过研究开发地网监测探测器,采集接地网的接地电阻值,雷击泄放电流波形、能量、次数、雷击的极性、雷击时间,通过接地电阻变化趋势,判断接地网劣化情况,分析接地网的保护能力,研究接地电阻随环境温湿度变化趋势及对风机运行情况的影响。

(3)箱变避雷器性能的好坏直接影响风力发电系统安全运行, 由于 MOA 避雷器长期在工频高电压的作用下,会逐渐老化,在运行过程还可能发生击穿损坏,保护特性下降,将会产生极其严重的后果。通过研发高压避雷器智能探测器,采集高压避雷器在运行电压下的全电流、雷击放电动作电流、能量、动作次数、雷击的极性、雷击时间,判断避雷器劣化情况,分析避雷器的保护能力,进行避雷器寿命预警,研究避雷器性能参数对风机系统及箱式变压器的影响。

4、风机智能防雷实时监测系统研究与开发

  基于高精度传感器的雷电泄流和防雷设备运行数据采集,开发一套能够有效实时监控风力发电机组各防雷设施状况并具备故障预警功能的在线系统。系统将风机接闪效能、防雷装置运行状态等数据进行整合,并结合国家防雷技术标准与采集到的数据参数进行智能分析,研究风电场内各个风机的防雷装置失效边界值,进行设备失效告警,分析防雷装置性能参数对风机防雷系统的影响。