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风电机组防雷技术新思路

日期:2020-10-23    来源:科技创新与应用

国际风力发电网

2020
10/23
08:38
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关键词: 风电机组安全 风电机组防雷 风电机组技术

一、风电场进行整体防雷

当雷电靠近风电场时,使雷击发生在接闪针塔上

二、主动避让雷电

1、加强雷电的预警

2、运转中的风机,易于接闪,不易导流,造成的破坏一般较小

3、在风机遭遇雷击时,及时地切断电子电气线路

三、接地体的选择

1、我国风电场接地体使用的导体材料基本都是镀锌钢,而国外广泛使用的接地材料为铜和铜包钢

2、不同导体材料的金属接地体的腐蚀情况差异较大

3、风机生产厂家应重视接地体材料的腐蚀问题,尤其是土壤中含水分和电解质较多的风电场

文章速递

风电场的总体防雷指的是:依据雷击电气几何模型理论和电场强度大的地方引雷能力强的特性,把风电场作为一个整体,根据当地的地形、地势、气象条件和风电机组布局等情况,并考虑经济性,在风电场易受到雷击的位置设置若干个相互独立的接闪针塔,当雷电靠近风电场时,由于风电机组上电场强度远弱于独立接闪针塔顶处,就使得雷击发生在接闪针塔上,从而避免发电机组免受雷电破坏。

加强雷电的预警,当雨云进入风电场时,风机及时停止工作,并使风机桨叶停在最不容易接闪的位置,如相对水平处,这样就可以大大减小桨叶被雷电击中的可能。因风机在工作时的运转较快,尤其是暴风雨来临时,其运转速度更快。运转中的风机,第一易于接闪,第二叶片和机舱处于旋转状态时,不易导流,第三风机在静止状态和快速转动情况下被雷电击中被破坏的程度差别极大,桨叶快速运转时,其动量和惯性都很大,遇上雷电强大的机械作用和热作用,很可能将风叶彻底破坏,而风叶在静止状态下接闪,则造成的破坏一般较小,修复容易,费用较低。另外,在风机遭遇雷击时,及时地切断电子电气线路,也可防止雷电形成的过电压通过线路传到相邻风电机组,使其遭受损坏。

我国风电场接地体使用的导体材料基本都是镀锌钢,而国外广泛使用的接地材料为铜和铜包钢。据美国科学家在45年中对29个试验场地的研究结果表明:不同导体材料的金属接地体的腐蚀情况差异较大。经过10年后:铜和铜包钢材料,接地体腐蚀的平均深度仅为1.13mils,平均每年的腐蚀深度为0.11mils,仅出现了轻微腐蚀;而镀锌钢,其腐蚀深度高达3.50mils,平均每年的腐蚀深度为0.35mils,且有腐蚀点出现在了镀锌层下面的钢上,呈现出严重腐蚀。在风电场的规模和单机发电量都日趋增大的情况下,其投资很大,要求风电机有较长的使用寿命,若因接地体过度腐蚀而使雷电泄流受阻从而造成风机的雷电损坏,其损失将是难以承受的。因而风机生产厂家应重视接地体材料的腐蚀问题,尤其是土壤中含水分和电解质较多的风电场,因这些地方的土壤接地体更易受到腐蚀。

风电场是一个整体,其防雷设计既需要考虑每个机组内部的防雷,如桨叶、机舱、轮毂及电子电气系统的防雷,又要有总体设计思路,这样才能有更好的经济效益和防雷效果,另外还应该认识到科技是不断发展的,只有把新的研究成果和技术不断的应用到风电机组的防雷设计中,才能更有效地减少雷电造成的危害和损失,实现风力发电的可持续发展。


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