老尖山、大中山风电场2019年雷电活动特征分析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
88 EPEM 2020.7
山风电场（经度101.51°，纬度25.59°）、大中山风 电 场（ 经 度101.37 °， 纬 度25.61 °） 半 径10公 里 范 围的地闪数据，结合地理信息数据，用数理统计、 插值等方法分析风电场周边雷电活动情况。 1.1 雷电活动空间分布
2019年1~12月 期 间 老 尖 山 风 电 场 周 边10公 里 范围内共发生地闪495次，其中负地闪480次，正地 闪15次，最大地闪强度达到143.1KA。周边区域地 闪密度在4~9.6次 /km2.a，地闪强度在17.6~50.7KA 之间，其中 d1~d5号风机及升压站处于雷电高易发 区，且雷击强度较大。d18~d24号风机处于雷电一 般易发区，但雷击强度较大，也应加强防范。
（a）地闪次数月分布 （ b）强度月分布 图1 老尖山风电场地闪分布
从图2可看出，地闪活动有两个高峰时段，高峰 时段在下午15~16时左右，地闪次数达到168次。次 高峰时段夜间2时 ~3时。1时雷电开始增多，2时 达到最大值31次。地闪低谷时段为凌晨4时至中午 11时，该时段内基本无闪电发生。平均地闪强度最 大时区在晚间22~23时、凌晨3~4时，该时段闪击次 数相对较少，但雷击强度较大。雷暴云的发展与热 气团在不稳定环境中的对流抬升有关，地闪活动日 分布的该特征是由于太阳辐射在中午达到最强，下 垫面升温明显，层节易不稳定，增加了局地热对流 的发生机率。日落后太阳辐射锐减，对流消散明显， 地闪活动相应减少。夜晚受大气逆辐射的影响，地 闪活动会出现另一个高峰期。
从图3可看出，区域周边10公里范围内地闪活动 集中发生在6月和8月，分别高达107次和104次，占 全年总闪次数的55% 左右。地闪强度分布相对平均， 集中在30~40KA 之间。2月平均强度相对较大，达 到73KA。2月、3月闪电活动偶有发生，以正闪为主， 正闪平均强度较大，一旦发生雷电活动，造成雷击 灾害的风险也较大。
电是造成风力发电机损坏最主要的自
雷然灾害之一。云南风电资源非常丰富， 同时云南高原山地风电场由于受高原 气候、地质、环境、雷暴等因素的影 响，风力发电机组的防雷一直是困扰整机厂商和业 主的重要问题之一 [1]。风电场每年每百台风力发电 机组的雷击率在10% 左右，造成风机系统设备、器 件等损坏，会产生高昂的维修费用，同时还会造成 机组停运影响发电 [2]。按照收益率估算，每台风机 至少需要运行20年才能避免亏损，需尽量避免因雷 击造成的机组停电或维修事件发生，所以做好风电 机组的防雷保护至关重要。通过分析风电场周边雷 电活动的分布，找出最易遭受雷击的风电机组，加 强防护、主动避让，可以很大程度上降低雷击风机 造成的损失。
电力安全 Power Security
老尖山、大中山风电场2019年雷电活动 特征分析
大姚云能投新能源开发有限公司 黄缚虎 管彦华 云南能源投资股份有限公司 段家华 云南省气象灾害防御技术中心 胡 颖 尹磊邦
摘要：通过数理统计方法分析老尖山、大中山风电场周边10公里范围内2019年雷电活动情况，结合地理信 息数据，将地闪点发生时间和强度在三维地图中显示，并用插值等方法显示风机所处区域的雷电流环境， 找出最易遭受雷击的风电机组。 关键词：地闪强度；地闪密度；风电场；风机
1 老尖山风电场2019年雷电活动时空分布
老尖山风电场位于云南省楚雄彝族自治州大姚 县 与 姚 安 县 交 界 的 山 脉， 设 计 安 装24台 单 机 容 量 2.0MW 的风力发电机组，装机规模为48MW，每台 风力发电机组配套建设1台箱变，风机的轮毂高度为 80米，叶轮直径为111米。同时建有一座110kV 的 升压站，24台风力发电机组通过箱变升压至35kV， 通过2回35kV 集电线路接入老尖山风电场110kV 升 压站。统计2019年全年二维闪电定位仪监测的老尖
从 图1可 看 出， 区 域 周 边10公 里 范 围 内 地 闪 活 动 集 中 发 生 在8月， 高 达270次， 占 全 年 总 闪 次 数 的55% 左 右。 地 闪 强 度 分 布 相 对 平 均， 集 中 在30~40KA 之 间。3月 平 均 强 度 相 对 较 大， 达 到 50KA。2月、3月闪电活动偶有发生，以正闪为主， 正闪平均强度较大，一旦发生雷电活动，造成雷击 灾害的风险也较大。
图2（a）老尖山风电场地闪次数小时分布
电力安全 Power Security
机容量为2.0MW 的风力发电机组，每台风力发电机 组配套建设1台箱变，风机的轮毂高度为80米，叶轮 直径为93米和102米。同时在场区中部建设了一座 110kV 的升压站。 2.1 雷电活动空间分布
2019年1~12月期间，大中山风电场周边10公里 范围内共发生地闪385次，其中负地闪353次，正地闪 32次，最大地闪强度达到135.1KA。据统计，地闪密 度 在4.6~6次 /km2·a， 地 闪 强 度 在29.5~40.3KA 之 间。D1~D13号风机处于雷电一般易发区，D14~D20 号风机处于雷电中等易发区，但周边区域雷击强度也 较大。2019年大中山风电场升压站、风机未遭受过雷 击，区域周边3公里范围内在6月13日、7月3日、7月 4日发生过雷击。总体来说，大中山风电场区域周边 10公里范围内雷电活动一般密集。 2.2 雷电活动时间分布
据 统 计，2019年 老 尖 山 d1~d5号 风 机 及 升 压 站 周 边500m 范 围 内 在7月18日、8月3日、8月22日 有地闪发生，强度最大地闪为8月22日发生在升压 站附近的地闪，达到59.6KA ；d6~d12号风机周边 500m 范围在5月27日、7月24日、8月3日有地闪发 生，强度最大地闪为7月24日发生在 d6号风机附近 地闪，达到74.3KA ；d14~d17号风机周边500m 范 围在5月27日、8月3日有地闪发生，强度最大地闪为 8月3日发生在 d17号风机附近地闪，达到30.9KA ； d18~d24、d13号风机周边500m 范围在5月27日、8 月3日有地闪发生，强度最大地闪为9月20日发生在 d13号风机附近地闪，达到55.5KA。 1.2 雷电活动时间分布
山风电场（经度101.51°，纬度25.59°）、大中山风 电 场（ 经 度101.37 °， 纬 度25.61 °） 半 径10公 里 范 围的地闪数据，结合地理信息数据，用数理统计、 插值等方法分析风电场周边雷电活动情况。 1.1 雷电活动空间分布
2019年1~12月 期 间 老 尖 山 风 电 场 周 边10公 里 范围内共发生地闪495次，其中负地闪480次，正地 闪15次，最大地闪强度达到143.1KA。周边区域地 闪密度在4~9.6次 /km2.a，地闪强度在17.6~50.7KA 之间，其中 d1~d5号风机及升压站处于雷电高易发 区，且雷击强度较大。d18~d24号风机处于雷电一 般易发区，但雷击强度较大，也应加强防范。
（a）地闪次数月分布 （ b）强度月分布 图1 老尖山风电场地闪分布
从图2可看出，地闪活动有两个高峰时段，高峰 时段在下午15~16时左右，地闪次数达到168次。次 高峰时段夜间2时 ~3时。1时雷电开始增多，2时 达到最大值31次。地闪低谷时段为凌晨4时至中午 11时，该时段内基本无闪电发生。平均地闪强度最 大时区在晚间22~23时、凌晨3~4时，该时段闪击次 数相对较少，但雷击强度较大。雷暴云的发展与热 气团在不稳定环境中的对流抬升有关，地闪活动日 分布的该特征是由于太阳辐射在中午达到最强，下 垫面升温明显，层节易不稳定，增加了局地热对流 的发生机率。日落后太阳辐射锐减，对流消散明显， 地闪活动相应减少。夜晚受大气逆辐射的影响，地 闪活动会出现另一个高峰期。
从图3可看出，区域周边10公里范围内地闪活动 集中发生在6月和8月，分别高达107次和104次，占 全年总闪次数的55% 左右。地闪强度分布相对平均， 集中在30~40KA 之间。2月平均强度相对较大，达 到73KA。2月、3月闪电活动偶有发生，以正闪为主， 正闪平均强度较大，一旦发生雷电活动，造成雷击 灾害的风险也较大。
电是造成风力发电机损坏最主要的自
雷然灾害之一。云南风电资源非常丰富， 同时云南高原山地风电场由于受高原 气候、地质、环境、雷暴等因素的影 响，风力发电机组的防雷一直是困扰整机厂商和业 主的重要问题之一 [1]。风电场每年每百台风力发电 机组的雷击率在10% 左右，造成风机系统设备、器 件等损坏，会产生高昂的维修费用，同时还会造成 机组停运影响发电 [2]。按照收益率估算，每台风机 至少需要运行20年才能避免亏损，需尽量避免因雷 击造成的机组停电或维修事件发生，所以做好风电 机组的防雷保护至关重要。通过分析风电场周边雷 电活动的分布，找出最易遭受雷击的风电机组，加 强防护、主动避让，可以很大程度上降低雷击风机 造成的损失。
电力安全 Power Security
老尖山、大中山风电场2019年雷电活动 特征分析
大姚云能投新能源开发有限公司 黄缚虎 管彦华 云南能源投资股份有限公司 段家华 云南省气象灾害防御技术中心 胡 颖 尹磊邦
摘要：通过数理统计方法分析老尖山、大中山风电场周边10公里范围内2019年雷电活动情况，结合地理信 息数据，将地闪点发生时间和强度在三维地图中显示，并用插值等方法显示风机所处区域的雷电流环境， 找出最易遭受雷击的风电机组。 关键词：地闪强度；地闪密度；风电场；风机
1 老尖山风电场2019年雷电活动时空分布
老尖山风电场位于云南省楚雄彝族自治州大姚 县 与 姚 安 县 交 界 的 山 脉， 设 计 安 装24台 单 机 容 量 2.0MW 的风力发电机组，装机规模为48MW，每台 风力发电机组配套建设1台箱变，风机的轮毂高度为 80米，叶轮直径为111米。同时建有一座110kV 的 升压站，24台风力发电机组通过箱变升压至35kV， 通过2回35kV 集电线路接入老尖山风电场110kV 升 压站。统计2019年全年二维闪电定位仪监测的老尖
从 图1可 看 出， 区 域 周 边10公 里 范 围 内 地 闪 活 动 集 中 发 生 在8月， 高 达270次， 占 全 年 总 闪 次 数 的55% 左 右。 地 闪 强 度 分 布 相 对 平 均， 集 中 在30~40KA 之 间。3月 平 均 强 度 相 对 较 大， 达 到 50KA。2月、3月闪电活动偶有发生，以正闪为主， 正闪平均强度较大，一旦发生雷电活动，造成雷击 灾害的风险也较大。
图2（a）老尖山风电场地闪次数小时分布
电力安全 Power Security
机容量为2.0MW 的风力发电机组，每台风力发电机 组配套建设1台箱变，风机的轮毂高度为80米，叶轮 直径为93米和102米。同时在场区中部建设了一座 110kV 的升压站。 2.1 雷电活动空间分布
2019年1~12月期间，大中山风电场周边10公里 范围内共发生地闪385次，其中负地闪353次，正地闪 32次，最大地闪强度达到135.1KA。据统计，地闪密 度 在4.6~6次 /km2·a， 地 闪 强 度 在29.5~40.3KA 之 间。D1~D13号风机处于雷电一般易发区，D14~D20 号风机处于雷电中等易发区，但周边区域雷击强度也 较大。2019年大中山风电场升压站、风机未遭受过雷 击，区域周边3公里范围内在6月13日、7月3日、7月 4日发生过雷击。总体来说，大中山风电场区域周边 10公里范围内雷电活动一般密集。 2.2 雷电活动时间分布
据 统 计，2019年 老 尖 山 d1~d5号 风 机 及 升 压 站 周 边500m 范 围 内 在7月18日、8月3日、8月22日 有地闪发生，强度最大地闪为8月22日发生在升压 站附近的地闪，达到59.6KA ；d6~d12号风机周边 500m 范围在5月27日、7月24日、8月3日有地闪发 生，强度最大地闪为7月24日发生在 d6号风机附近 地闪，达到74.3KA ；d14~d17号风机周边500m 范 围在5月27日、8月3日有地闪发生，强度最大地闪为 8月3日发生在 d17号风机附近地闪，达到30.9KA ； d18~d24、d13号风机周边500m 范围在5月27日、8 月3日有地闪发生，强度最大地闪为9月20日发生在 d13号风机附近地闪，达到55.5KA。 1.2 雷电活动时间分布