風電機組變流器網側浪涌保護器選型及接地優化研究

王朝明

（東南大學電氣工程學院，南京 210096）

0 引言

風能作為一種清潔無污染的可持續能源，利用其發電有利于改善我們能源結構，緩解火力發電等帶來的化石能源供給及環境污染問題[1]。近十年來，風電行業在我國得到快速發展。截止2017年，我國累計裝機容量占全球的35%。但隨著優質風能資源地區的減少，風機正快速朝低風速方向發展，即要求風機具有更高的高度，更大的單機掃略面積，給安裝在孤立曠野易遭受雷擊的機組帶來更大的防雷挑戰[2-3]。

自然界中的風具有波動性、隨機性和間歇性等特點，決定了風力發電具有不穩定性[3]。在雙饋型異步發電機中，需要變流器通過對轉子進行勵磁，從而使定子側輸出達到并網條件的電能。因此，變流器是風力發電機組中的重要組成部分。目前大部分變流器中使用的核心部件為絕緣柵雙極型晶體管（IGBT），其本身的耐受過電壓值為6 kV，因此在變流器遭受過電壓時，為保證變流器能夠正常工作需要加裝浪涌保護器。目前風電行業中針對變流器中浪涌保護器的使用主要是根據IEC 61400-24標準，但是標準中僅僅對變流器機側與網側要求安裝合適的SPD，但對其具體型號及安裝方式并沒有做詳細要求[4-10]。此外，周歧斌[11]針對風電機組變流器SPD的安裝方式進行試驗分析，但對于變流器網側的SPD選型問題，僅按照GB 50057—2010內要求的在LPZ0B到LPZ1區安裝一級SPD進行了測試。

筆者選擇風電機組中使用較為廣泛的雙饋型機組，根據實際雷電浪涌路徑，分析變流器網側可能遭受的雷電流類型，進而確定風電機組中變流器網側SPD型號。……