風機基礎外引接地有效長度分析

武振宇，張克勇，李曉航

（國網河南省電力公司平頂山供電公司，河南平頂山467000）

0 引言

全球范圍內，許多國家都在推動能源結構從化石能源為主向風能等可再生能源為主的轉變。風力發電量在我國全社會用電量比例已超過3%[1]，但其比例仍遠低于歐洲發達國家，風電發展前景依然廣闊。風電產業的蓬勃發展也經受著日益嚴重的雷災威脅[2]。風機的雷電防護是一項系統工程，其中良好的接地系統十分重要[3]。風機接地系統對于雷擊暫態效應、風場回流浪涌[4]、風機槳葉引雷能力[5]都有較大影響。

降低風機接地系統電阻是對風機雷擊暫態過電壓行之有效的防護措施[6]。對于土壤狀況良好的地區，利用風機基礎作為自然接地裝置能夠獲得較低的接地電阻。在高土壤電阻率地區，為了有效地解決接地電阻過高問題，往往采用外引接地方式來降阻[7]。外引接地體由于自身的電感、電容效應阻礙了電流的進一步傳播，存在一個有效長度[3]。目前對于風機外引接地有效長度研究不夠全面，不能考慮沖擊電流作用下外引水平接地體的泄流與工頻狀態下的差異[8]，且沖擊電流作用下會同時產生火花放電效應和電感效應[9]。因此需要詳細研究風機基礎外引接地有效長度及相關影響因素。

利用PSCAD軟件[10]建立簡化風機葉片、塔筒模型，同時敷設外引水平接地體，考慮雷電流引起的火花效應和電感效應對暫態電位的影響。分析雷電流波頭時間和土壤電阻率對外引接地有效長度的影響，擬合有效長度計算公式，為風機接地系統的降阻提供參考。……