基于IEC标准的风电场接地电阻的计算.pdf
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1、中国新技术新产品2024 NO.4(上)-62-工 业 技 术用降低排烟热损失的方式即可。如果需要达到快速拉升的效果,采用降低化学未完全燃烧热损失的方式更好。2.3 控制散热损失降低散热损失可以提升锅炉效率的原理如公式(5)所示。DDLDLLLQqQqQQQqQQqqq555555+=+=+=(5)式中:q5为优化后的散热损失热量;q5为散热损失;q5为减少的散热损失;QL为锅炉的有效利用热量;QL为优化后的锅炉有效利用热量;QD为燃料带入锅炉内部的热量;为锅炉的效率;为优化后的锅炉效率。在设计上控制保温外表面的温度,施工过程中严格按照图纸要求控制保温敷设的质量,可以使散热损失控制在一个比较理
2、想的范围内。从理论上分析,锅炉容积越大,比表面积(面积与容积之比)越小,散热率反而下降。因此大机组的散热损失率低于小机组。散热损失较难进行测量,一般选用经验值进行计算。根据文献资料,300t/h450t/h 锅炉的 q5取值为 0.35%0.4%,本工程锅炉蒸发量为 420t/h,散热损失应与次数据接近并略优一些。考虑汽轮机 THA 对应的锅炉蒸发量并没有达到BMCR,因此根据锅炉负荷率对散热损失进行修正,推荐取0.40%。3 结论城市规模的扩大使锅炉使用数量大幅度增加,提升锅炉效率可以有效降低能源消耗。通过优化技术措施,有效降低锅炉的各项热损失,提高锅炉热效率。采取有效措施后,本工程锅炉进行
3、煤气混烧时,锅炉热效率计算值可超过 90%(计入煤气加热器的回收热量),处于目前类似项目的前列。参考文献1 田园园,廖清芬,刘涤尘,等.面向综合能源供给侧改革的城市配网规划方法 J.电网技术,2016,40(10):2924-2933.2 胡超,严祯荣,王莉,等.燃气锅炉热效率不确定度建模与测量方法选择性研究 J.锅炉技术,2023,54(3):16-21.3 董龙标,刘效洲,朱光羽.基于遗传算法的生物质颗粒锅炉的热效率优化分析 J.冶金能源,2023,42(1):27-30.风电场防雷是风电场运行维护中的重要部分,其重要性在于确保风力发电机组和相关设备在雷电活动中能够有效排除雷电放电的影响,
4、从而保障设备的安全性、可靠性和寿命。设计和运营风电场时,防雷接地都是综合工程规划的重要部分,需要选择合适的接地材料、布置接地极并考虑土壤电阻率等因素。维护人员还应定期检查、测试防雷接地系统,确保其始终处于良好的工作状态。由于雷电导致的风电场雷击事件呈逐年增长趋势,雷击造成的叶片、机组电控设备损伤严重,因此雷击已经成为影响风电机组安全运行、风电场安全生产的危险因素之一。接地技术是为了防止电力或电子等装置遭受雷击而引入的保护性措施1。在风电场接地设计中,需要在技术和经济合理的情况下最大程度地满足安全运行。针对内陆风电场多布置于山区的特点,需要充分了解场地的地质和土壤电阻率情况,以选择合适的接地措施
5、以满足安全运行的要求。1 接地系统的雷电冲击特性在冲击电流作用下,接地装置的阻抗为暂态阻抗,随时间而发生变化。一般将冲击电压的最大值与冲击电流的最大值之比定义为冲击接地电阻。土壤电阻率对冲击电流作用下接地网的暂态性能有较大影响。随着土壤电阻率增加,冲击接地电阻也相应增加。基于IEC标准的风电场接地电阻的计算韦昊冰(中国电建集团江西省电力设计院有限公司,江西 南昌 330096)摘 要:风电场防雷是风电场运行维护中的重要部分,接地技术是为了防止电力或电子等装置遭受雷击而引入的保护性措施。本文研究了 IEC 风机接地规范中的接地电阻公式,并进行理论计算,IEC 公式的计算结果具有一定指导意义,同时
6、与国标进行比较,结论为增加外延射线对降低工频接地电阻是行之有效的,但对冲击电流则效果有限,实际设计过程中应根据风机环境选择合适的算法进行计算。关键词:风电场接地计算;IEC 标准;山地风电场中图分类号:TM614文献标志码:A中国新技术新产品2024 NO.4(上)-63-工 业 技 术但当土壤电阻率较高时,根据 E=J,在相同的电流密度 J下,接地网周围的场强 E 随电阻率 增加而增加,土壤的击穿厚度相应增加,土壤击穿引起的火花效应也明显增加强,相应地冲击电阻受电阻率的影响减弱,因此此时冲击电阻随土壤电阻率增加而增加的速度下降,并有饱和的趋势。冲击电流或雷电流通过接地体流向大地时,接地体呈现
7、的电阻称为冲击接地电阻。2 接地电阻的计算山地风电场接地电阻的计算涉及多个因素,包括土壤电阻率、接地极的数量和布置和接地极材料等。接地电阻是为了确保系统的安全运行并保护设备免受雷击等电力系统异常情况的影响。一般国内项目采用国标交流电气装置的接地设计规范(GBT 500652011),国际项目更多采用 IEC 标准 Wind energy generation systems-Part 24:Lightning protection(IEC 61400-24:2019)进行计算。风电场的接地电阻计算通常涉及土壤特性、接地极的布置/形状以及电极的长度等因素。基于 IEC 标准的一般步骤包括以下 7
8、 步。1)收集土壤参数。根据 IEC 标准,需要收集有关土壤的参数,如电阻率。这些参数将影响接地电阻的计算。2)确定接地系统的类型。确定风电场接地系统的类型,例如网状接地系统或者地网系统。这会影响计算的方式。3)计算水平地网的电阻。对于水平地网,可以使用一般的接地电阻公式进行计算。IEC 标准提供了具体的计算方法和公式。4)计算垂直地网的电阻。如果系统包括垂直地网,需要计算垂直地网的电阻。通常需要考虑垂直电极的长度、形状和数量。5)考虑接地极的分布。考虑接地电极的分布,确保它们在整个风电场中均匀分布,以取得更好的接地效果。6)考虑接地系统的深度。根据 IEC 标准计算接地系统的有效深度,需要考
9、虑土壤的分层结构。7)验证和优化。验证计算结果是否符合 IEC 标准的要求,并根据需要进行优化。IEC公式的特点是计算每项接地措施后引入一个相互接地电阻,然后在其影响下计算最终的综合接地电阻。IEC 标准的接地要求采用网状结构的接地网,可降低风机的雷击风险,提高风机的安全性,防止局部接地电阻过高,并提高接地网的均匀性。而这些区别也带来了一定的成本差异。IEC 标准的接地要求更严格,需要使用质量更高的接地材料,因此成本会更高。网状结构的接地网需要更多的接地线,因此成本也会更高。在实际应用中,可以根据风机的具体情况选择合适的接地标准。对于高风险地区的风机,可以采用 IEC 标准的接地要求,以确保风
10、机的安全性。对于成本敏感的风机,可以采用国标的接地要求,以降低成本。3 接地网的工频电阻特性大多数接地系统设计的标准做法是使用某种形式的计算机软件进行生产,因为这些软件能够准确分析该类系统中通常使用的多个元件间的相互作用。其中一些系统能够分析接地系统对瞬态电流的响应,例如雷电产生的电流。此类工具通常会给出最准确的结果。在此类工具不可用的情况下,可以使用如下简单接地电极配置和组合公式2。3.1 不同接地方式接地电阻的计算da 时的垂直接地极时接地电阻如公式(3)所示。RLLa?241ln (3)设 2 个等长的垂直接地极相隔距离为 a12,当 a12L 时,可用公式(5)。RLLaLa?2411
11、2ln (5)设置 n 根长度相等的棒以等空间排列在直径为 D 的圆上,当 DL 时,如公式(6)所示。需注意,其中 n 根接地棒通过电缆连接。RLLn naDn?24211ln (6)式中:D 为环形接地极的直径;n 为接地棒的数量。当在直径为 D 的圆上以相等的空间排列 n 根接地棒且地棒间的间距等于或大于杆的长度时,可用公式(7)。Rn LLaLDmnmn?241111lnlnsin-(7)环形接地极如公式(8)所示。(8)RDDad?242ln3.2 环形接地网辅以垂直接地极的计算在环形接地网辅以垂直接地极的情况下,环形接地网接中国新技术新产品2024 NO.4(上)-64-工 业 技
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