风电机组过电压保护与防雷接地设计刘玉龙【摘 要】主要通过工程设计实例对风电机组过电压保护与防雷接地设计进行了简 要的分析,通过对直击雷保护、感应雷保护、接地系统以及机组配套升压设备保护 的探究,可以有效的得出风电机组在运行过程中,如何确保安全.希望通过本文的探究, 能够为相关的人员提供一定的参考和借鉴.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2015(000)036【总页数】1页(P16) 【关键词】 风电机组;过电压保护;防雷接地;设计【作 者】 刘玉龙【作者单位】 中国能源建设集团黑龙江省电力设计院有限公司,黑龙江哈尔滨150000【正文语种】 中 文风力发电产业是我国新型的产业类型，这一产业主要依靠风力系统进行发电获取效 益，而风力发电系统在应用的过程中，最为人们重视的两个问题就是过电压保护以 及防雷接地有效的针对防雷接地以及过电压保护进行设计，就可以有效的使得风 电机组可以安全的运行，保障风力发电的有效性下面本文就主要针对风电机组过 电压保护与防雷接地设计进行深入的研究1 风电机组具有的特点 从风电机组自身所具有的个性特征以及功能性特点来分析，风电机组在安装的时候， 通常都会安装在海拔较高的山上或者是空旷的平原地区，而这样的地方，通常风力 资源都较为丰富。
然而，这样的地方也伴随着较高的雷击发生几率，而风电机塔的 高度相对来说较高，一般都会设置将近100m，属于大容量的机组，这样的风电机 组很容易遭受到雷击的破坏，同时，这些的风电机组的出口电压一般被设置为 650KV2 工程设计实例 某风电场一共设置了风电机组15台，并且每台风电机组均是进口产品，这种风电 机组是以两级升压的方式进行运行该风电机出口的电压为650V，为了确保风电 机运行的顺畅性，该风电场还在每一台风电机的周边位置上设置了1台箱式的变 电站，就具体的布置状况可知，每 4 台左右的风电机组会直接串联成一个联合的 单元，并由1条10kv的电缆线路将风电机与升压站进行串联，升压站中均配备有 —台主变压器，而这种主变压器在出现升压的情况下，并达到110KV的时候，将 会被送入到系统中该风电场被建设在高山上，该山的海拔高度将近1500m，该风电场的风电机所设 置的位置，土层主要由表土、风化岩以及基岩所构成，而在该山地，岩石的性质主 要为片麻岩以及石英岩，并且在碎石土层中，还含有一定的云母，这样的岩层具有 较高的电阻率就土壤电阻率试验分析文献资料可知，该山地土壤中的电阻率可达到900-4400Qm,而在岩层经受强风化影响的情况下，岩层所具有的电阻率可达 到1200-25000Qm,而在该山地，基岩所具有的电阻率最大可达到20000Qm, 最小的也为4500Qm。
3 风电机组过电压保护与防雷接地设计3.1 直击雷保护风力发电机组结构主要包括支撑塔筒、叶片、控制装置、液压系统、偏航装置、变 梁变速装置、齿轮箱、转子、发电机等由于风电机机舱受直击雷击打概率很大， 所以，应将风电机机舱安置于合适位置，以防止机舱上部及侧部受雷击打，造成机 舱内部设备受损，各叶片顶端均安装两个雷电接收器，以此确保叶片受雷击打；为 了减轻大型机组重量，其机舱外壳材料通常选用的是复合材料，其主要用于接闪、 屏蔽，其网孔大小应该控制在3*3厘米~ 4*4厘米，具体施工视情况而定，必要 时可放大金属丝截面及缩小网孔关于水平轴与尾舵、塔柱间与水平轴、机舱间与风轮、部分旋转与活动部分间的连 接导线，必须具体情况为依据，对其进行科学设计、精心安装，且设置两根连接导 线最佳理由是：连接导线由于长时间工作及振动等外力的作用，其材料易出现疲 劳或断裂如果导线材料受损，雷电流会沿着轴承处油膜放电，从而烧损轴承、主 轴接触部件借助以上连接操作，可以实现装置于电气连为一体并以最短路线进 入接地装置，最终流向大地3.2 感应雷保护 感应雷保护装置主要被设置在受到雷击破坏的风电机组内部设备上，起到保护电压 的作用，可以说，感应雷保护装置就是一种电压保护装置。
风电机组设备内部的电 压如果受到损害，那么电压保护装置就会将能量第一时间释放出来，从而对设备形 成保护，使得设备免受损害就感应雷击过电压保护来说，其涵盖的过电压保护类 型主要有信号防雷以及电源防雷两种电源防雷也就是所谓的电源系统避雷过压保护，其保护的等级为三级，并且需要依 靠电涌保护器联合作用，才能够起到良好的防护效果而在对电涌保护器进行安装 的过程中，需要充分的考虑到就近保护的要求以及接地线接地保护的原则，这样才 能够确保电涌保护器安装的合理性在风电机组的电源进入口位置，也需要安装相 应的防护设备，而这一防护设备必须是电涌保护设备，等级为一级同时，要将残 压尽可能控制在4KV以下，并且在发动机的整流器上，也要安置相应的电涌保护 器，而该保护器的防护等级为二级，而安装的具体位置则需要根据塔架配电柜的实 际需求来进行设定，以实现电涌保护效率的最大化而在二级电涌保护器将能量释 放后，就需要的对三级电涌保护器进行合理的安装，要将其安装在电缆上，从而实 现对雷电流的释放，从而形成频段避雷与终端避雷的联合效用3.3 接地系统 就本文所提到的风电机场，依据其风电机组设置的要求，在对单台风机进行接地电 阻冲击的过程中，需要将冲击流控制在10Q的范围内，然而值得一提的是，我国 很多的风电机组在生产的过程中，本身也存在一定的争论，而在一些具有高土壤的 地区，电阻率较高的状况下，风电机组的应用还有其一定的必要性。
由于无法借助测量手段获取冲击接地电阻，所以，必须事先将单台风电机组接地网 工频接地电阻测算出来，再依据工频接地电阻与冲击接地电阻问联系，获取冲击接 地电阻值与此同时，各工程地质特征间存在差异，风电机安装位置亦不同针对同 —工程，由于各风电机安装位置地质条件差异，其土壤电阻率通常会在几百Q~ 几万Q范围内所以，只有单独计算单台风电机，才能实现机组接地电阻的需要3.4 机组配套升压设备保护 现目前，风力发电机出口电压值通常是650伏，所以，借助箱式变压器升高电压 到10 千伏、35千伏之后在输送至升压站很有必要，而且箱式变压器通常设置于 风电机周围，所以，直击雷暂不考虑风电机升高电压设备工频接地电阻应该被控 制在4Q范围内风电机升高电压设备接地应该对风电机基础接地网进行充分利用在升压变高压侧配套时，在变压器高压侧设置氧化锌避雷器保护设备，有助于避免 变压器高压侧受到雷电侵入波的影响4 结论 本文主要从直击雷保护、接地系统设计、机组配套升压设备保护以及感应雷保护四 个方面入手进行讨论，明确了风电机组过电压保护与防雷接地设计的具体内容，通 过电压保护以及防雷接地设计，可以有效的保障风电机组运行的安全，从而能够更 好的推动风力发电产业的发展。
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