随着新能源产业在环境保护方面的优势不断显现,风力发电的发展得到全社会更多的重视,风电机组的装机容量也呈逐年上升的趋势。风电场属于中低压电力系统,其绝缘强度低,由过电压引起的相关事故会影响风电场的正常运行,使风电场业主造成经济损失。由于风力发电产业属于较为新兴的产业,其过电压保护问题的研究相对较少,因此本文针对已有研究存在的不足以及一些尚未涉及的问题进行研究,对风电场过电压保护方面的问题具有一定的研究价值和工程参考意义。本文的主要工作及内容如下:(1)分析风电场集电线路特点,建立了风电场集电线路遭雷击模型,其中包括雷电流模型、杆塔模型、输电线和避雷线模型、绝缘子模型。仿真模拟了集电线路遭雷电绕击与雷电直击的两种情况,讨论了相应的防护措施,其中,对提高绝缘子闪络电压、加装避雷器两种防护措施做了相应的仿真分析。(2)分析风电场接地对雷电流泄放的影响。研究风电机组叶片遭雷击时雷电流的泄放路径,讨论单台风电机组的接地设计对雷电流泄放的影响。针对土壤电阻率较高的山区风电场,比较不同的降低接地电阻措施的优劣并提出适用条件,讨论风电机组群接地网的设计。(3)研究真空断路器重燃机理,在ATP-EMTP中建立了真空断路器模型,并验证其可以实现对断路器重燃过程的模拟。之后将该模型应用于海上风电场中,分析断路器发生重燃时,集电线路采用不同的拓扑结构会对风电场过电压的幅值与陡度产生影响;断路器重燃及其他因素对海上风电场操作过电压的影响。提出在真空断路器后加装合适的避雷器可有效抑制海上风电场操作过电压。