0 引言

风电作为清洁无污染的可再生能源一直受到世界各国的重视。经过数十年的蓬勃发展，陆上风力发电逐渐趋于饱和，海上风电逐渐成为风电发展新的亮点[1]。截至2014年底[2]，我国海上风电项目累计核准规模约3 080 MW，未来规模仍将持续扩大。海洋雷电环境不同于陆地，尤其是海陆交界区域。相关研究[3]表明，我国近海海域闪电平均密度是全球海洋的5倍，海陆交界区域闪电尤为高发，因为潮间带特殊的地理条件一定程度上加强了该区域的雷电活动[4]。频发的闪电导致近海风场严重的雷击事件[5]。

目前对于陆上风电机组的雷击暂态效应及其危害研究较多，包括了机组本身雷击暂态特性[6]、风场回流浪涌[7]、机组集电系统暂态过电压[8]等，这些研究对于指导陆上风机的雷电防护具有较强的针对性，但是海上风机其安装环境不同于陆上风机，尤其是其接地系统处于海水和海床双层土壤环境当中[9]，而现有关于海洋环境对海上风场接地系统的雷击特性研究相对较少。Amir等人[10]搭建了海上风机模型，仅分析了开关过电压相关特性；Jin等人[11-12]分析了海上风机雷电浪涌传播特性，但其未考虑海上风机土壤分层情况，且分析内容较为单一；朱晟等人[13]对雷击海上风机对弱电系统的影响进行了分析，得出了海上风机的接地电阻阻值变化对弱电系统浪涌过电压影响较小的结论，但其未考虑海洋土壤环境参数变化的影响。为了合理分析海上风机雷击暂态特性，必须考虑海水和海床双层土壤环境影响。

本文利用PSCAD软件搭建简化海上风场模型，讨论海洋土壤分层环境下上层海水深度和下层土壤电阻率对风机接地系统雷击暂态响应的影响；同时分析增加接地体长度对于降低暂态过电压的效果，为海上风电机组的雷电防护提供参考。

1 简化风场模型

目前，海上风电场通常采用二级升压方式，风机输出690 V电压经箱变升压至35 kV后，通过35 kV海底电缆汇流至220 kV海上升压站，再通过220 kV海缆并入电网[12]。图1给出了一个较为典型的海上风场布局图。

(一)离合词“A了个B”的概念重组之后表示的是动词的量，表次数；而网络词“A了(嘞)个B”则是纯形式，概念重组之后仍继承的是指向决定体的意义，只是因为音节的增多而使得语气缓和，风格幽默。如“出了个丑”表示的是出丑的量，一次。又如：

自修正业绩公告发布前一交易日的9.77元每股开始，天成控股的股价一直跌到5.58元每股才止住，最大跌幅达40.18%。

图1 海上风场布局图 Fig.1 Typical configuration of offshore wind farm

1.1 雷电流模型

图4给出了雷击1号风机时，1-3号风机塔底暂态过电压波形。海水深度15 m，海水电阻率2 Ω.m，海床土壤电阻率1 000 Ω.m。

35 kV海底电缆型号为ZS-YJQF41，由电缆线芯、绝缘层、屏蔽层和护套层四部分组成，电缆结构和相关参数分别见图3和表1。

1.2 叶片和塔筒模型

由图7看出，塔底暂态电位随着接地体长度的增加而降低，但是过电压降低趋势越来越小。通过增加接地体长度来降低风机接地电阻的效果取决于土壤反射系数，反射系数越小，降阻效果越明显。此外，接地体长度的增加也相应增大了施工费用，因此必须合理取舍。

式中：lb为叶片长度；rb为叶片等效半径。

计算风机塔筒波阻抗时，忽略塔顶塔底半径差异，将其等效为一个垂直圆柱体。Ametani等人给出的垂直圆柱体波阻抗公式与有限元仿真结果较为接近，计算公式如下[17]：

式中：H为塔筒高度；rt为塔筒等效半径。仿真中叶片长41 m，叶片半径1.2 m，轮毂高度65 m，塔筒等效半径1.75 m。

1.3 接地系统模型

桩式基础因其无需海床准备、安装简便的优点得到广泛应用。单桩基础由大直径钢管组成，通过液压撞锤将钢管夯入海床或钻孔安装在海床上[12]。不同于陆上风机接地，海上风机基础处于海水和砂石双层环境当中。图2给出了接地体处于上层海水和下层海床示意图。

图6给出了雷击1号风机时，不同土壤反射系数下，上层海水深度变化对风机塔底暂态电位的影响。下层海床土壤土质为黏土、砂土和砂砾对应的反射系数分别为0.666、0.875和0.960[20]。

图2 接地体处于海洋双层土壤时示意图 Fig.2 Schematic diagram of the ground body in the ocean double layer soil

双层土壤环境接地电阻计算公式如下[18]：

式中：L为接地体总长度；d为接地体直径；h1为上层海水深度；ρ1和ρ2分别为上层海水和下层海床土壤电阻率；k为土壤反射系数，k=(ρ 2-ρ1)/(ρ 2+ρ1) 。仿真中接地基础长度25m，基础直径2.75 m。

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1.4 电缆模型

式中：Im为峰值电流，kA；τ1和τ2分别为波头时间常数和波尾时间常数，μs；n为电流陡度因子，一般情况下取n=2或10。雷电流波形取2.6/50μs，幅值50 kA，对应的回击通道等值波阻抗为700 Ω[15]。

图3 电缆结构 Fig.3 Structure of submarine cables

表1 海底电缆参数 Table 1 Parameters of submarine cables

项目截面尺寸/mm线芯绝缘层护套层参数值r1=0，r2=7，r3=10.45，r4=17.5，r5=19电阻率=1.724×10-8Ω.m相对磁导率=1相对磁导率=1相对介电常数=2.6电阻率=2.2×10-7Ω.m相对磁导率=1相对介电常数=2.3

2 仿真结果分析

2.1 浪涌传播

仿真雷电流采用Heidler函数波形表示，表达式[14]为

从图4可看出，遭受雷击后的1号风机塔底暂态电位最高，2号风机次之，3号风机最小。当一台风机遭受雷击后，浪涌电流不仅会传播至邻近风机，也会传播至距离较远的风机，但是过电压衰减较为明显，距离雷击点越远，暂态电位幅值越低。同时可看出，塔底暂态电位波形存在明显的振荡，这主要是因为海上风机接地电阻相较于风机塔筒阻抗很小，阻抗不匹配，导致雷电流在交界处产生强烈的折射和反射。

图4 塔底暂态过电压 Fig.4 Transient voltage of tower bottom

2.2 土壤环境影响

图5给出了雷击1号风机时，下层海床土壤电阻率变化对风机塔底暂态电位的影响。

图5 下层土壤电阻率对塔底暂态过电压影响 Fig.5 Effect of the soil resistivity of the bottom soil on transient voltage

从图6可看出，上层海水越深，塔底暂态电位幅值越小，但是这种减小趋势趋缓。这主要是由于海水电阻率远小于下层海床土壤电阻率，随着海水深度的增加，接地系统的散流主要取决于上层海水，风机的接地电阻减小有限。

【中医解读】扫地僧虽然是虚拟人物，但扫地确实是有效的养生保健方法。宋代的“寿星诗翁”陆游便非常重视家务劳动，坚持每天扫地，活动筋骨，并写有《扫地诗》一首：“一帚常在旁，有暇即扫地。既省课堂奴，亦以平气血。按摩与引导，虽善却多事。不如扫地去，延年直差易。”认为扫地养生简单方便，效果显著。

传播学理论认为，传播过程中的“噪音”对信息的有效性产生危害。任何不符合信息来源意愿的、妨碍有效信息传递的障碍物，都属于传播学意义上的噪音。在企业外宣翻译的过程中，任何可能影响信息表达、理解和接受的语言、文化、认知或心理方面的因素都被视为噪音。为了实现信息的有效性，使得译文最大限度地实现预期的传播效果，译者可以通过遵循以下原则，尽可能地降低噪音。

图6 海水深度对塔底暂态过电压影响 Fig.6 Effect of the seawater depth on transient voltage of tower bottom

从图5可看出，下层土壤电阻率越大，塔底暂态电位幅值越高，但是增大趋势趋缓。下层海床土壤电阻率的增加，不利于电流的流散[19]，增大了风机的等效接地电阻。

2.3 接地系统参数影响

图7给出了雷击1号风机时，不同土壤反射系数下，接地体长度变化对风机塔底暂态电位的影响。海水深度取15 m。

图7 接地体长度对塔底暂态过电压影响 Fig.7 Effect of the length of the grounding system on transient voltage of tower bottom

为了充分考虑雷电流在风机上传播的波过程，将叶片和塔筒用波阻抗模型表示。叶片波阻抗计算如下[16]：

3 结论

利用PSCAD建立简化海上风场模型，对海洋土壤分层环境下风机接地系统雷击暂态效应进行了仿真，得到结论如下：

在本院选取生长激素缺乏矮小儿童25例，时间范围为2015年7月—2018年8月；同时选择25例正常儿童作为对照组，其生长激素水平正常。

1）风机遭受雷击后，浪涌会传播至其他相连风机，距离雷击点越远的风机，塔底暂态电位幅值越低。

对于住院医师规范化培训的授课内容要根据培训医师的所学内容加以规划。规培医师对相关临床知识的学习都是在每个轮转科室进行的。所以对于授课内容的设计最适于以不同专业规培医师规培学习内容为一个知识板块。首先以急诊科、内、外、妇、儿等大科室规培医师学习内容进行医学内容总的分类。

2）下层海床土壤电阻率越大，风机塔底暂态电位幅值越高。上层海水深度越大，风机塔底暂态电位幅值越小。

3）上层海水电阻率固定时，风机塔底暂态电位随着土壤反射系数的增大而增加。

4）随着接地体长度的增加，风机塔底暂态电位逐渐降低，但降低趋势趋缓，且受下层海床土壤电阻率的影响增大。

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