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风电场220 kV升压变雷击事故分析及防治措施研究

来源：电工电气发布时间：2022-07-18 14:18 浏览次数：413

风电场220 kV升压变雷击事故分析及防治措施研究

宋佳骏，刘守豹，童理，韦昌伟

(大唐水电科学技术研究院有限公司，广西南宁 530007)

摘要： 风电场主要位于开阔、迎风的山地，气候、地形条件复杂，设备运行不可避免受到雷雨影响。以某风电场发生的升压变雷击事故为研究对象，通过对主变故障后的试验数据分析以及解体检查后发现雷击导致的变压器低压线圈匝间短路是造成主变故障的主要原因；采用 ATP-EMTP 软件建立集电线路雷击电磁暂态分析模型，对杆塔遭受雷击下升压变过电压情况分析，指出现有防雷措施不能有效防治大幅值雷电流造成的三相侵入波问题，提出了在主变 35 kV 套管加装一组避雷器的防雷思路，并建立变压器梯形等值电路分析模型，通过仿真计算验证了防雷措施的有效性，为雷电多发地带风电场防雷保护提供了技术参考。

关键词： 风电场；升压变压器；雷击事故；电磁暂态；避雷器

中图分类号：TM614 ；TM862 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2022)07-0035-05

Analysis and Prevention Measures of the 220 kV Step-Up Transformer

Lightning Accident in a Wind Power Plant

SONG Jia-jun, LIU Shou-bao, TONG Li, WEI Chang-wei

（Datang Hydropower Science & Technology Research Institute Co., Ltd, Nanning 530007, China）

Abstract: Locations of wind farms mostly are open and in the windward mountains where the climate and the terrain conditions are complex,and the operation of equipment is inevitably affected by the thunderstorm. This paper studied a step-up transformer lightning accident in a wind power plant. It detected the short-circuit between the transformer low-voltage coil caused by lightning which is the vital cause of the primary transformer failure after data analysis and disassembly inspection. The ATP-EMTP software helped establish the electricity line lightning electromagnetic transient analysis model. The boosting voltage became the overvoltage under the tower lightning strike had been analyzed by using that model. In addition, it indicated the existing lightning protection measures could not prevent and control the three-phase invasion wave problem caused by large amplitude lightning current. This research proposed the idea that adding a group of lightning arresters with the main transformer 35 kV casing and building the transformer trapezoidal equivalent circuit analysis model. The simulation test verified the effectiveness of lightning protection measures.It provides technical references for lightning protection in wind power plants with multiple thunder and lightning weather condition.

Key words: wind power plant; step-up transformer; lightning accident; electromagnetic transient; lightning arrester

参考文献

[1] 王恰.2020—2060 年中国风电装机规模及其 CO₂ 减排预测[J]. 生态经济，2021，37(7) ：13-21．

[2] 陶世祺，张小青，王耀武，等. 考虑后续雷击的风电机组雷电暂态研究[J] . 中国电机工程学报，2018，38(18) ：5326-5334.

[3] 李庆民，郭子炘，张黎，等. 大型风电场雷击防护研究面临的关键问题[J] . 中国电机工程学报，2018，38(18) ：5296-5306.

[4] 王成，黄宏华. 电力变压器匝间短路故障分析及处理[J]. 电力科学与工程，2012，28(1)：46-49.

[5] 李秀国. 变压器匝间短路故障的分析与处理[J] .山东电力技术，2009(6) ：28-29.

[6] 咸日常，陈蕾，耿凯，等. 接地变压器低压绕组匝间短路故障的电磁特征研究[J] . 电力系统保护与控制，2021，49(8) ：74-82.

[7] 叶志军，苟炬龙，蔡金星，等. 变压器一次侧匝间短路参数与特征分析[J] . 电力系统自动化，2019，43(21) ：213-220.

[8] 莫付江，陈允平，阮江军. 输电线路杆塔模型与防雷性能计算研究[J] . 电网技术，2004，28(21) ：80-84.

[9] 陈捷. 输电线路高杆塔波阻抗及反击特性的研究[D]. 重庆：重庆大学，2004.

[10] 张宇娇，刘佳炜，黄雄峰，等. 改进复合材料杆塔多波阻抗模型及其仿真计算[J] . 中国电力，2018，51(5) ：68-74.

[11] 周歧斌，王振兴，边晓燕，等. 风电场内集电线路雷击过电压的研究与防护[J] . 电瓷避雷器，2019(6) ：31-36.

[12] 肖安南，张蔚翔，焦玉平，等. 基于 ATP-EMTP 仿真软件的输电线路雷击跳闸率多因素对比分析研究[J]. 电瓷避雷器，2019(4) ：146-150.

[13] 杨庆，赵杰，司马文霞，等. 云广特高压直流输电线路反击耐雷性能[J] . 高电压技术，2008，34(7) ：1330-1335.

[14] 赵淳，阮江军，李晓岚，等. 输电线路综合防雷措施技术经济性评估[J] . 高电压技术，2011，37(2) ：290-297.

[15] 何金良，曾嵘，陈水明. 输电线路雷电防护技术研究(三) ：防护措施[J] . 高电压技术，2009，35(12) ：2917-2923.

[16] 刘守豹，曾伟，廖文龙，等.35 kV 输电线路雷击特性及防雷措施研究[J] . 电瓷避雷器，2018(6) ：34-38.

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