بررسی جامع اضافه‌ولتاژهای صاعقه در مزارع بادی با پیکربندی‌های متفاوت به همراه تاثیر سیستم زمین

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی شیراز

2 دانشگاه علم و صنعت

چکیده

احداث مزارع بادی در مناطقی با عدد ایزوکرونیک بالا، زیاد بودن ارتفاع برج، شدت گرفتن میدان الکتریکی ناشی از تیز بودن نوک پره‌ها و تماس احتمالی پره‌ها با ابر‌های مجاور، اهمیت بررسی اضافه‌ولتاژ فرکانس بالای ناشی از صاعقه به مزارع بادی را روشن‌تر می‌سازد. به‌علاوه سیستم زمین توربین بادی باید طوری طراحی شود تا علاوه بر دست‌یابی به مشخصات امپدانسی با مقادیر حالت ماندگار استاندارد، جریان صاعقه را به طور مؤثر به درون زمین تخلیه کند. توجه به این نکات و همچنین بهره‌برداری از آن دسته از مزارع بادی که با پیکربندی‌های متنوع و متناسب با محل نصب احداث می‌گردند، سبب می‌شود که مطالعه و ارزیابی اضافه ولتاژ صاعقه در مزارع بادی به‌صورت جامع اهمیت زیادی پیدا کند. در این مقاله، در شبیه‌سازی سیستم زمین پدیده‌ی یونیزاسیون خاک و رفتار فرکانس بالای الکترودهای آن مد نظر قرار گرفته است تا بتوان از آن به عنوان یک پتانسیل مرجع برای سنجش ولتاژ تمام نقاط استفاده نمود. سپس از روش برازش برداری برای مدل‌سازی سیستم زمین بهره گرفته‌شده است. لذا از آنجایی که استفاده از روش محاسباتی دقیق‌تر نتایجی با قابلیت اعتماد بیشتر را در اختیار بهره‌برداران قرار می‌دهد، در این مقاله به بررسی اضافه‌ولتاژ در یک مزرعه بادی با دوازده توربین دو مگاواتی با پیکربندی‌های متفاوت، با استفاده از نرم‌افزار تخصصی EMTP پرداخته شده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Visacro, S., Silveira, F.H., "Lightning Performance of Transmission Lines: Methodology to Design Grounding Electrodes to Ensure an Expected Outage Rate," Power Delivery, IEEE Transactions on , Vol.30, No.1, pp.237,245, Feb. 2015. [2] IEC International Standard. Lightning protection. IEC 61400-61424. In: Wind Turbine Generation System, Vol. 24. Geneva: International Electro-technical Commission; 2010. [3] Visacro, S., Silveira, F.H., R. Alipio,; De Conti, A., "Lightning-Induced Voltages Over Lossy Ground: The Effect of Frequency Dependence of Electrical Parameters of Soil," Electromagnetic Compatibility, IEEE Transactions on , Vol.56, No.5, pp.1129,1136, Oct. 2014. [4] Hooshyar, A., Azzouz, M.A., El-Saadany, E.F., "Distance Protection of Lines Connected to Induction Generator-Based Wind Farms During Balanced Faults," Sustainable Energy, IEEE Transactions on , Vol.5, No.4, pp.1193,1203, Oct. 2014. [5] Hoerauf, R., "Considerations in Wind Farm Grounding Designs," Industry Applications, IEEE Transactions on , Vol.50, No.2, pp.1348,1355, March-April 2014. [6] Badrzadeh, B., Zamastil, M. H., N. K., "Transients in Wind Power Plants – Part I: Modelling Methodology and Validation," Industry Applications, IEEE Transactions on, Vol. 48, No. 2, pp. 794-807, 2012. [7] Badrzadeh, B., Zamastil, M. H., Singh, N. K, "Transients in Wind Power Plants – Part II: Case Studies," Industry Applications, IEEE Transactions on, Vol. 48, No. 5, pp. 1628-1638, 2012. [8] He, L., Chen-Ching, L., Pitto, A., Cirio, D., "Distance Protection of AC Grid With HVDC-Connected Offshore Wind Generators," Power Delivery, IEEE Transactions on , Vol.29, No.2, pp.493,501, April 2014. [9] Malcolm N., Aggarwal R. K.. "Transient Overvoltage Study of an Island Wind Farm." In Universities Power Engineering Conference (UPEC), 2012 47th International, pp. 1-6. IEEE, 2012. [10] Jinliang, H., Gao, Y., Zeng, R., Zou, J., Liang, X., Zhang, B., Lee, J., Chang, S.. "Effective Length of Counterpoise Wire Under Lightning Current." Power Delivery, IEEE Transactions on 20, No. 2, pp: 1585-1591, 2005. [11] Yasuda, Y., Uno, N., Kobayashi, H., Funabashi, T., "Surge Analysis on Wind Farm When Winter Lightning Strikes." Energy Conversion, IEEE Transactions on 23, No. 1, pp. 257-262, 2008. [12] Petar, S., Ranko, G., "An EMTP Model for Lightning Surge Analysis of Wind Farms", International Review on Modelling & Simulations, Vol. 3, issue 1, pp. 70-81, 2010. [13] Rodrigues, R. B., Mendes, V. M. F., Catalao, J. P. S., "Protection of Wind Energy Systems Against the Indirect Effects of Lightning", Renewable Energy, Elsevier, Vol. 36, Issue. 11, pp. 2888-2896, 2011. [14] Rodrigues, R.B., Mendes, V.M.F., Catalao, J.P.S., "Electromagnetic Transients Study due to Lightning Strikes on Two Interconnected Wind Turbines", Industrial Applications, IEEE Transactions on, No. 978-1-4673-0784, pp. 1103-1106, 2012. [15] Mahmoudian M., Gholami A., Sadrpour S.M., Arekhi A., " Transient Analysis of Grounding System in a Wind Farm Based on Antenna Theory Using Fast Relaxed Vector Fitting Method", 29th PSC Conference, Iran, 1393. [16] Martinez, J. A., “Power System Transients, Parameter Determination”, CRC Press, 2010. [17] Kuffel, J., Kuffel, E., Zaengl, W. S., "High voltage engineering fundamentals", (2000). Newnes Press. 2000.