[发明专利]基于雷电防护的规模化风电场空间优化布置方法

权利要求书

1.一种基于雷电防护的规模化风电场空间优化布置方法，其特征是：以雷电先导发展的物理模型为基础，利用风机叶片动态击距方法，建立针对风机叶片的电气几何分析模型，利用风机叶片电气几何模型，对规模化风电场风机之间的雷电相互屏蔽进行计算，从雷电防护的角度确定风电场风机布置的间距；其中，风机叶片上不同位置具有不同的击距，风机叶片所处位置的变化会引起击距的变化。

2.如权利要求1所述的一种基于雷电防护的规模化风电场空间优化布置方法，其特征是：假定雷电下行先导竖直向下发展，当上、下行先导的流注相遇时发生雷击，将发生雷击时上行先导流注本身的高度定为击距。

3.如权利要求2所述的一种基于雷电防护的规模化风电场空间优化布置方法，其特征是：以负极性雷击描述雷击过程，将负极性雷击分为三个阶段，下行先导向下发展，上行先导起始，上下行先导连接过程。

4.如权利要求1所述的一种基于雷电防护的规模化风电场空间优化布置方法，其特征是：雷云和下行先导在空间产生的电位分布分别由简化的带电圆盘模型和先导通道电荷分布模型计算得到；当雷云产生下行先导并随之向下发展，地面物体表面电场增加，由于碰撞电离和附着作用产生了正极性空间电荷区域，当正极性空间电荷大于一定值时产生初始电晕；或，

初始电晕产生后，在放电间隙中形成流注区，流注区产生的自由电子汇集到流注的根部，与根部气体分子发生碰撞，当流注区域的空间电荷大于设定值时，则认为满足流注向先导转化的条件。

5.如权利要求1所述的一种基于雷电防护的规模化风电场空间优化布置方法，其特征是：根据得到的风机叶片的动态击距，得到整个叶片的动态击距的包络范围，以得到风机叶片雷电防护的电气几何模型。

6.如权利要求1所述的一种基于雷电防护的规模化风电场空间优化布置方法，其特征是：风机叶片雷电防护的电气几何模型上包括叶片接闪器的击距、叶片叶身处的击距和风机叶片与水平方向的夹角，在雷电流确定时，可得到叶片的击距对应的暴露弧和屏蔽弧的范围。

7.如权利要求1所述的一种基于雷电防护的规模化风电场空间优化布置方法，其特征是：将风机叶片电气几何模型应用到多风机之间，可得到叶尖接闪器在一定雷电流、不同旋转角度下的击距圆，其圆心所在位置位于叶尖旋转所画出的圆上，半径为叶尖接闪器的击距。

8.如权利要求1所述的一种基于雷电防护的规模化风电场空间优化布置方法，其特征是：根据动态击距计算方法求在固定雷电流下击距包络的水平距离的最大值L_fmax和最小值L_fmin，若两风机之间的距离D>2L_fmax，则在该雷电流下，风机之间不能相互屏蔽；若两风机之间的距离2L_fmin<D<2L_fmax，两风机在某些角度下相互屏蔽；若两风机之间的距离D<2L_fmin，两风机对叶片旋转的任何角度下都有屏蔽作用。

9.如权利要求1所述的一种基于雷电防护的规模化风电场空间优化布置方法，其特征是：1.2-1.7MW风机组成的风电场在垂直于盛行风向上的布置间距为4R-6R，R为风机叶片的长度。