海上风电场雷电保护策略优化

1.海上风电的优势

与陆上风电相比，海上风电具有以下多种优势：

（1）资源丰富、风速稳定、平均风速多在7m/s以上。

（2）可开发海域大，适合大规模开发。

图4-31　海上风电场柔性直流输电系统

（3）风力发电机组的单机容量可以更大，有利于降低单位造价。

另外，规划中的海上风电场址均位于东部和南部沿海地区，距离经济发达的负荷中心近，电力需求大，电网容量大，电网稳定性好，接入难度相对较小。在内陆风电场普遍遇到的接入电网难、投产后上网受限等问题相对不突出。(www.xing528.com)

2.海上风电场防雷接地的特点

在防雷接地问题上，海上风电场具有如下的特点：

（1）海上风电场分布在沿海地区，而这些地区雷雨天气较为频繁，且随着风力发电机组单机容量的增大，机组高度增加，叶片变长，雷云在叶片尖端处的电场畸变严重。当电场强度可以增大到足以产生一次从地面向雷云的向上先导。由于电场感应作用，在雷暴云底层带电粒子受到吸引而大量集中，在带电粒子集汇处会形成向下先导，与风机叶片向上先导相互影响，相互促进发展。随着电子越集越多，电场就在这两个局部之间越来越大。而对于海上风电机组这种高度超过周围地形100m以上物体，距离雷暴云比较近，比陆上风电机组将更容易遭受雷击。

（2）海上机组的维修较陆上而言难度大、费用高，特别在海况恶劣时，维修人员难以接近，故障无法及时排除。因此，在对海上风电场进行防雷设计时，应将海上风电机组严格按照一类防护等级进行设计。

（3）海上升压站内电气设备，集中布置在狭小的海上平台上，各设备之间的电气距离相对更为紧凑，这也就对设备间的屏蔽提出了更高的要求。

（4）与陆上风电场采用架空线路不同，海上风电场集电线路采用海底电缆。这种方式可以有效地避免线路遭受雷击，同时也对海上升压站侧的雷电侵入波具有一定的抑制作用。

（5）海上风电场利用海水和海床散流，使得接地体的相对冲击接地电阻远远小于陆上风电场，这在一定程度上减小了雷电对于风力发电机组及海上升压站的危害。

（6）在海上风电项目中，由于存在高压长距离海底电缆线路，除了雷电过电压，还可对内部过电压（包括工频过电压、操作过电压和谐振过电压）进行分析计算，并采取合适的限制措施。