基于传输线理论的风电场雷电流传输过程研究

摘要

利用传输线理论来研究闪电电流在风电场输电线路上的传输过程.利用Heidler函数模型对闪电电流进行函数化表达,将其作为激励源.将风电场输电线路作为传输线来研究,利用传输线约束方程计算出闪电电流在输电线路上的分布规律,计算中考虑了闪电电流在线路终端的反射情况.由于闪电电流是一个宽频信号源,用解析法从频域角度进行研究,再通过傅里叶逆变换获得时域解.研究结果表明:首次回击电流和继后回击电流下,电流幅频特性曲线均呈振荡衰减分布规律.首次回击电流和继后回击电流的能量主要分布在80～160 kHz范围内.输电线路上闪电电流的高频成分被衰减.闪电电流的幅值随距离的增加有一定的衰减,以I0=40 kA的10/350μs闪电电流波形为例,在x=3000 m,6000 m,9000 m位置,电流波形幅值分别衰减为16.44 kA,14.39 kA,11.24 kA.由于闪电电流沿风电场输电线路的传播,沿线幅值达到了可能造成设备损坏的程度,导致风电场设备的损坏概率大大增加,应对设备进行必要的保护.研究成果可为风电场雷电防护设计提供技术依据.