【摘 要】
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风能作为“碳中和”新时代的主力军,我国正在逐步增加风能在能源结构中所占的比例。许多风电场是建立在地形崎岖、土壤结构复杂、海拔较高、雷暴活动强度大的山区,风电机组造价昂贵,并且受到雷击容易受到损坏。风电接地系统的设置是保证雷电电流可靠散流的关键,对于减少雷击事故,提高线路耐雷水平,保证风电机组安全稳定运行具有重要意义。本文针对山区风电机组的接地特性与降阻技术展开研究,主要研究内容如下:（1）针对外延
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风能作为“碳中和”新时代的主力军,我国正在逐步增加风能在能源结构中所占的比例。许多风电场是建立在地形崎岖、土壤结构复杂、海拔较高、雷暴活动强度大的山区,风电机组造价昂贵,并且受到雷击容易受到损坏。风电接地系统的设置是保证雷电电流可靠散流的关键,对于减少雷击事故,提高线路耐雷水平,保证风电机组安全稳定运行具有重要意义。本文针对山区风电机组的接地特性与降阻技术展开研究,主要研究内容如下:（1）针对外延辅助接地网降阻作用的研究。本文建立均匀土壤下风电机组单向和多向外延辅助接地网。通过对比分析不同外延引线长度、不同外延引线数量、不同辅助接地网形式对接地网接地电阻产生的影响发现,垂直型外延辅助接地网的降阻效率最高,工频入地电流作用下,比方框型外延辅助接地网的降阻效率高5.33%。为了提高降阻效率,外延引线和垂直型辅助接地网长度比例应为1:2。通过对比单向和多向外延辅助接地网发现,多向外延辅助接地网的接地特性更加稳定。（2）考虑山地复杂土壤结构时,对外延辅助接地网降阻作用的研究。本文创新性的提出在仿真软件中建立土壤结构复杂的山地模型,利用该模型验证外延辅助接地网在风电机组中的降阻作用。通过仿真计算发现,对于山坡和山脊处的风电机组,敷设多向外延辅助接地网能够使接地装置的接地特性更好。对于绿植区和岩石区而言,影响接地装置降阻效率最显著的是绿植区的土壤电阻率。在100k Hz入地电流作用下,绿植区土壤电阻率从500Ω·m变化到2000Ω·m,接地装置降阻效率从40%提高到60%。（3）针对风电机组接地网互连降阻策略的研究。首先在均匀土壤中建立风电机组互连模型,通过仿真计算发现,两个风电机组可以互连的最小距离为300m,在风电机组接地网互连的基础上增加外延辅助接地网,可以进一步改善接地装置的接地特性。然后考虑复杂的山地土壤结构,建立“山脊-山脊”、“山脊-山坡”、“山坡-山坡”风电机组接地网互连模型,在10k Hz入地电流作用下,绿植区土壤电阻率为2500Ω·m时,“山脊-山坡”互连接地装置降阻效率可以达到89%。最后在山地模型中建立多风电机组接地网互连接地装置,经过仿真发现山脊和山坡风电机组接地网交错互连时,接地装置的降阻效率最高。敷设外延辅助接地网以及风电机组接地网互连可以有效地降低风电机组接地电阻,改善接地装置的接地特性。本文相关结论可为山区风电机组的降阻技术提供参考。
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