مطالعه و بررسی مقایسه‌ای خاک همگن با الکترودهایی به شکل دایره و استوانه متصل بر اساس توزیع میدان‌های برخورد مستقیم صاعقه بر روی توربین بادی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه مهندسی برق، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک؛ اراک، ایران

چکیده

در این مقاله، اثر برخورد مستقیم صاعقه روی توربین بادی برای سیستم زمین با خاک همگن و الکترودهایی به شکل دایره و استوانه متصل و بدون آنها مطالعه شده است. مکان توربین‌های بادی و ساختار بدنه آن‌ها موجب شده است که برخورد رعدوبرق به توربین‌ها، خسارات اقتصادی جدی به بار آورد. طراحی سیستم اتصال زمین توربین‌های بادی برای ایمنی پرسنل و حفاظت از تجهیزات الکتریکی بسیار مهم است. خاک ساده شامل ضریب نفوذپذیری الکتریکی نسبی 10 و ضریب رسانایی 1/0 می‌باشد. سیستم زمین توربین بادی با خاک همگن و با 9 الکترود قائم و 5 الکترود افقی به شکل دایره و استوانه متصل درنظر گرفته‌شده است. ابعاد کلی توربین بادی شامل طول پره‌ها 24 متر، ناسل به طول 6 متر، عرض 6 متر و ارتفاع 6 متر، و برج توربین بادی از یک مخروط فولادی به ارتفاع 44 متر می‌باشد. نتایج شبیه‌سازی در نرم‌افزار تمام موج HFSS برای دو حالت با الکترود و بدون آن بر اساس توزیع میدان‌های ایجادشده بر روی اجزای توربین بادی حاصل از برخورد مستقیم صاعقه و اثر اضافه ولتاژهای ایجادشده در فرکانس‌های مختلف بررسی و مقایسه شده است. بر همین اساس می‌توان نتیجه گرفت که آرایش چیدمان الکترودها و مقاومت زمین نقش بسیار مهمی برای طراحی مزرعه توربین بادی و حفاظت آن بر عهده دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparative Study and Investigation of Homogeneous Soil with Connected Circular and Cylindrical Electrodes Based on Fields Distribution of Direct Lightning Strike on Wind Turbine

نویسنده [English]

  • Hossein Malekpoor
Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, 38156-8-8349, Iran
چکیده [English]

In this paper, the effect of direct lightning strikes on the wind turbine is studied for the earth system with homogeneous soil and circular and cylindrical electrodes connected and without them. The location of wind turbines and the structure of their bodies have caused serious economic losses when lightning strikes the turbines. The design of wind turbine grounding system is very important for the safety of personnel and protection of electrical equipment. Simple soil has a relative electrical permeability coefficient of 10 and a conductivity coefficient of 0.1. The wind turbine ground system is considered with homogeneous soil and with 9 vertical electrodes and 5 horizontal electrodes connected in the form of circle and cylinder. The overall dimensions of the wind turbine include the blade length of 24 meters, nacelle length of 6 meters, width of 6 meters and height of 6 meters, and the tower of the wind turbine is made of a steel cone with a height of 44 meters. The simulation results in the full wave HFSS software for two cases with and without the electrode based on the distribution of the fields created on the components of the wind turbine resulting from the direct impact of lightning and the effect of overvoltage created at different frequencies were investigated and compared. Is. Based on this, it can be concluded that the arrangement of electrodes and ground resistance plays a very important role for the design of the wind turbine farm and its protection.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wind turbine
  • Lightning current
  • Induced overvoltage