风力发电机组防雷系统的分析和建议--解读现代风力发电机组防雷系统-论文.pdf

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1、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．熏一J风力发电机组防雷系统的分析和建议——解读现代风力发电机组防雷系统华锐风电科技(哈密)有限公司刘军【摘要】本文从风力发电机组(以下简称风机)防雷的原理和泄流的介绍出发，通过对所安装J方雷系统上存在的不足之处说明，分析问题的形成原因，给出了具体改进方案，指出了方案的优缺点和可行性。‘【关键词】叶片防雷；雷电泄流；接闪器；通讯防霄；等电位连接一、叶片的改进设计算方法仅限于低于60m的风电机组。对于高于依次与叶片内腔的接引线连接。如图5所示。(一)改进必要性分析60m的风电机组，按式(1)计算得到的结果则偏(三)两种设计的优缺点比较L叶

2、片防雷重要性．低。l_第一种叶片防雷设计的优缺点下面给出丹麦和德国统计的雷击数据：估计雷云对大地放电的可能雷击点的位(1)优点：(1)风机雷击率置，可以应用“滚球法”的简化方法。尽管雷①接受雷电能力强。接闪器呈线形，接闪表1丹麦1200台、德国1400台风机遭雷击数据击放电具有很大的分散性，“滚球法”得到的器面积大，接受雷电能力强。结果可能与实际情况存在一定的误差，但该②防雷区域大。线形接闪器延续至叶片根方法还是普遍应用于接地建筑物的防雷设计。部，从叶尖至叶根都能防止雷击。IEC标准给出了对应于特定防护水平的滚球半(2)缺点：(2)受雷击损坏部位径的大小。

3、将此方法应用于风电机组，则可以①接闪器嵌入至叶片内，由于材质和叶片裹2德国和丹麦风机受雷击损坏部位数据推知叶片的大部分、轮毂、机舱的尾部以及部材质的不同，很难使叶片和接闪器很好的结合I=l§二堑I§=Il分塔筒均可能成为雷击放电点。在一起，使叶片有了分层现象，影响叶片的坚(3)影响利用率3．风机叶片防雷结构及存在的问题固程度。表3德国和丹麦因风机受雷击损坏造成损失的天数(1)雷击造成叶片损坏的机理②接闪器呈线形嵌入至叶片内，当接受雷电释放巨大能量，使叶片结构温度急到雷击时，接闪器上温度依然会有一定程度的l=：l：=l§：§二§l§：§=!J剧升高，分解气体

4、高温膨胀，压力上升造成爆陡然增加，当温度传递到周围叶片时，线形接(4)影响发电量裂破坏。研究表明：不管叶片是用木头或玻璃闪器两侧的叶片局部会有升温现象，因而会使表4因风机受雷击掼坏不同部位所影响的发电量麦)纤维制成，或是叶片包导电体，雷电导致损害叶片热胀冷缩，依然呈线形，周围没有约束能l控制系统l电气系统I叶片l发电机I的范围取决于叶片的形式叶片全绝缘并不减力，经过几次雷击后叶片会变形，会增加叶片I1400I700I4200I2300I少被雷击的危险，而且会增加损害的次数。多旋转时的阻力，影响机组发电能力。(5)修理费用数情况下被雷击的区域在叶尖背面(或称

5、吸力@当接闪器有损坏需要跟换时，由于接闪表5用在修复受重击损坏的风机上的费用(德国)马克面)器是嵌入至叶片内，无法采取用螺栓固定的方(2)通常的风机叶片防雷结构法，必须紧密和叶片扣合在一起，因此跟换接IQQQIZlI!嫂叶片防雷设计在叶尖装有接闪器捕捉雷闪器时需要将叶片一起跟换。从上面5组数据中可以看出，叶片的损坏电，再通过敷设在叶片内腔连接到叶片根部(3)从上述对比设计的利弊，可以看出这率比较大，主要由于叶片处于风机的最顶端，的导引线使雷电导入大地，约束雷电，保护叶种设计虽然可以很好的泄雷，但是却给叶片的最容易遭受直接雷击，并且叶片是处于旋转的片。坚固程

6、度带来很大损伤。风机的寿命一般需要动态过程，增大了它遭受雷击的可能性。由于(3)存在的问题达到20年，而这种设计对于这个寿命年限的要叶片的体积和重量都比较大，并且维修和跟换发生雷云对大地放电时，雷电很容易击求是无法保证的，如果需要跟换接闪器，必须需要涉及吊装和运输等，因此叶片的防雷尤其中叶尖，但也有可能击中叶片的侧面或叶片的将叶片一起跟换，会造成很大的费用，因此综重要。绝缘部分甚至内部导体。大地对雷云的放电是合来看这个设计是不能采用的。2．风机被雷击频率和雷击位置从顶端开始形成的，非常强烈地表现在叶尖和2．第二种叶片防雷设计的优缺点及可行性为了实施有效的雷

7、击保护，需要事先对雷其它外部突出的点，如机舱上的避雷针、机舱(i)优点：击频率和雷击位置进行预测，从而使雷击保护前端和轮毂等部位。如果叶片具有叶尖防雷①接受防雷能力强。有多个接闪器，依更有针对性。通常用雷击高层建筑的频度估算保护，则向上发展的雷击放电也将集中在叶尖次从叶尖至叶根线形排列，将雷电防护区域方法来估计雷击风电机组的频度。对于高度低上。增大，接受雷电的泄雷作用增强，使叶片更安于60m的建筑物，其雷击频度为：(二)改进方案设计全。Nd=NgXAcl0(1)接闪器在叶片背面的顶端，虽然是在最容②安装和跟换简单。接闪器呈点状嵌入式中Ng为年平均落雷密度，

8、表示在所考虑易被雷击的地方，雷电依然存在没击中接闪器至叶片内，与叶