風(fēng)力發(fā)電防雷技術(shù)改進(jìn)分析
編輯：2021-12-20 09:59:34
摘要：現(xiàn)當(dāng)今，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分迅速，隨著節(jié)能減排理念的進(jìn)一步倡導(dǎo)，風(fēng)力發(fā)電獲得了進(jìn)一步的發(fā)展，在節(jié)約社會(huì)能源資源、滿足人們的生產(chǎn)和生活等方面發(fā)揮了重要作用。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中做好防雷技術(shù)已經(jīng)成為了人們不可忽視的重要問(wèn)題，當(dāng)前在防雷技術(shù)等方面還存在一定的隱患，必須要做好這一技術(shù)的改進(jìn)，以確保整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)步運(yùn)行。 山西防雷檢測(cè)
風(fēng)力發(fā)電作為新型節(jié)能發(fā)電技術(shù)，能有效滿足我國(guó)國(guó)民與有關(guān)行業(yè)對(duì)于電力的基本需求。為有效提升風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用中的整體效率，防止其遭受雷電襲擊，就必須科學(xué)擬定防雷預(yù)案，及時(shí)改進(jìn)防雷技術(shù)。科學(xué)運(yùn)用有關(guān)技術(shù)手段可以有效降低雷電災(zāi)害產(chǎn)生的負(fù)面影響，為我國(guó)電力系統(tǒng)今后的安全及穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。太原防雷工程
1、雷電災(zāi)害分析
針對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)來(lái)講，因?yàn)樾枰燥L(fēng)力資源作為生產(chǎn)根本，必須要建設(shè)在野外空曠區(qū)域，并且葉片均保持較高高度，這樣就決定了其更容易受到雷擊影響。葉片為雷擊的主要對(duì)象一般情況下雷擊損害主要集中在葉尖部位，很少會(huì)造成整個(gè)葉片損壞，其成本非常高，被損壞需要花費(fèi)較多費(fèi)用進(jìn)行維修甚至換新。當(dāng)葉片遭受雷擊后，會(huì)釋放出大量的能量，過(guò)大雷電流會(huì)促使葉尖結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度急劇升高，水分受熱汽化膨脹，產(chǎn)生較大的機(jī)械力，而導(dǎo)致葉尖結(jié)構(gòu)破裂損壞，部分情況下甚至?xí)斐烧麄€(gè)葉片開(kāi)裂?；蛘呤抢讚魰r(shí)伴隨的巨大聲波，導(dǎo)致葉片結(jié)構(gòu)受到損壞。面對(duì)雷擊對(duì)葉片造成的不良影響，必須要加強(qiáng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)，避免葉片被損壞，維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。運(yùn)城防雷檢測(cè)
2、雷電損壞機(jī)制
2.1雷電途徑損壞機(jī)制
機(jī)組遭受雷電電流襲擊之后，部分電流會(huì)受引下線引領(lǐng)，傳輸至地面，而且不會(huì)產(chǎn)生任何負(fù)面影響與危害。然而，還有部分電流不會(huì)流入大地，會(huì)集中停留在所經(jīng)之處，進(jìn)而形成一個(gè)較大、復(fù)雜的突變磁場(chǎng)。此磁場(chǎng)會(huì)干擾發(fā)電機(jī)的正常、有序運(yùn)行，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組不能常規(guī)、穩(wěn)定運(yùn)行。山西避雷驗(yàn)收
2.2雷電對(duì)槳葉的損壞機(jī)制
槳葉在整個(gè)電力設(shè)備中的位置是高的，其直接暴露于高空中。雖然其本身的材質(zhì)并不容易導(dǎo)電，但是在強(qiáng)大的雷電襲擊下也是會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電路徑，并在巨大能量的釋放下造成葉片溫度急劇升高，一旦溫度到達(dá)了葉片材料的熔點(diǎn)，在壓力上升的作用下，會(huì)直接造成爆裂破壞。朔州防雷檢測(cè)
2.3雷電對(duì)軸承的損壞機(jī)制
軸承屬于發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵組成部分，極易遭受雷電襲擊，如果雷電現(xiàn)象產(chǎn)生在軸承當(dāng)中，那么此雷電現(xiàn)象多半同軸承內(nèi)部中的導(dǎo)電路徑有關(guān)。筆者通過(guò)調(diào)查得知，雷電流傳輸至軸承當(dāng)中時(shí)一共有2個(gè)方向，一是軸承周圍上負(fù)載區(qū)內(nèi)部滾子同套圈接觸而形成的通路，二是軸承周圍上負(fù)載區(qū)內(nèi)部滾子同套圈間的短氣隙遭受電弧擊穿而形成的通路。如此一來(lái)，整體流程沿途所經(jīng)地區(qū)都會(huì)遭受相應(yīng)破壞。
3、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的防雷措施
3.1外部系統(tǒng)防雷
3.1.1葉片、機(jī)航、塔架防雷
電力發(fā)電設(shè)備在外部的主要構(gòu)件為葉片、塔架以及機(jī)航，做好這些構(gòu)件的防雷設(shè)施尤為重要。受到雷電襲擊時(shí)，葉片會(huì)因溫度的升高、內(nèi)部氣體膨脹而產(chǎn)生爆炸，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成整個(gè)設(shè)備的燒毀。為了避免這一現(xiàn)象，可以在葉尖頂部設(shè)置排水管，即可以將其受到雷擊后內(nèi)部產(chǎn)生的濕氣排出，避免了氣體的膨脹。此外，葉片本身是具有導(dǎo)電性的裝置，但是并不是本身的導(dǎo)電性越小而被雷電襲擊的可能性就越小，雷電對(duì)于整個(gè)設(shè)備的損害取決于葉片的形式。因此，可以在葉尖頂部安裝接閃器。這一設(shè)備具有導(dǎo)電的功能，可以在葉片受到襲擊時(shí)捕捉閃電，然后將這些雷電引入大地，避免了雷電直接對(duì)葉片造成的損害。此外，在機(jī)艙的頂部安裝避雷針是避免風(fēng)速計(jì)以及風(fēng)標(biāo)被損壞的重要措施，通過(guò)專門設(shè)置的引下線將機(jī)艙以及塔頂做好連接，雷擊發(fā)生時(shí)并不會(huì)被電流損壞，從而可以將雷電擊中的電流順利地引入到大地。山西避雷工程
3.1.2接地網(wǎng)
接地網(wǎng)也是常見(jiàn)的防雷措施之一，設(shè)置的接地網(wǎng)好壞決定了雷電泄放效率。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般建設(shè)的場(chǎng)地環(huán)境為土壤電阻率高、分散性強(qiáng)，無(wú)法通過(guò)降阻劑、換土等方法應(yīng)對(duì)。為保證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，可以選擇在塔架周圍0.5m位置安裝一個(gè)與塔架相互連接的環(huán)形銅環(huán)導(dǎo)體，且根據(jù)土壤電阻率來(lái)確定環(huán)形銅環(huán)導(dǎo)體的半徑大小。其中還要注意，需要設(shè)置8~16根的垂直接地極，將其與水平接地極進(jìn)行可靠焊接。
3.2內(nèi)部系統(tǒng)防雷
3.2.1風(fēng)機(jī)的接閃和引下
風(fēng)電機(jī)組中，風(fēng)機(jī)葉片的最高點(diǎn)即為風(fēng)機(jī)最高點(diǎn)，當(dāng)有雷暴發(fā)生時(shí)，其最易受到雷擊，如我國(guó)海南東方風(fēng)電場(chǎng)因雷擊造成的風(fēng)機(jī)葉片損壞率達(dá)高達(dá)5.56片/（百片·年）。現(xiàn)今風(fēng)機(jī)葉片的表面材料大多是玻璃纖維，其為絕緣體，若雷電擊中葉片時(shí)，無(wú)法將強(qiáng)大的雷電流迅速傳走，則雷電產(chǎn)生的強(qiáng)大的熱作用和機(jī)械作用將直接作用于葉片上而將其損壞，而葉片的維修費(fèi)用在所有的風(fēng)機(jī)雷電故障中又是最高的。因而需要在葉片上安裝易于接閃、抗機(jī)械和熱損傷能力強(qiáng)，并易于拆卸的接閃器。風(fēng)機(jī)葉片的接閃器一般是在葉片表面安裝若干組銅質(zhì)圓盤（直徑為150-200mm）或不銹鋼圓盤（直徑范圍為50-80cm），每組接閃圓盤是在葉片的正反兩面各安裝一只。為了保障葉片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，接閃圓盤不能太多，一般來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)度小于25m的葉片，只在尖端安裝一組，葉片長(zhǎng)度每增加10m增加一組接閃圓盤。引下線是在葉片內(nèi)設(shè)一條金屬導(dǎo)線，把接閃盤和風(fēng)葉底部的輪轂連接起來(lái)。當(dāng)雷電襲來(lái)時(shí)，接閃圓盤接閃之后雷電流通過(guò)引線及輪轂將其傳到塔筒。塔筒的金屬結(jié)構(gòu)可充當(dāng)導(dǎo)體，將雷電流引入風(fēng)機(jī)的接地裝置散入大地。但要注意的是，由于生產(chǎn)塔筒過(guò)程中在搭接時(shí)存在縫隙大和搭接面偏離等問(wèn)題，以塔筒做導(dǎo)體導(dǎo)雷在泄放雷電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，因而沿塔筒搭接面導(dǎo)雷時(shí)，需使用較大面積的電纜進(jìn)行跨接，另外還需加大壓接端子之間的接觸面積，加裝保護(hù)罩對(duì)可能產(chǎn)生的拉弧處進(jìn)行必要保護(hù)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)艙尾端處在與葉片相對(duì)應(yīng)的位置。當(dāng)雷電出現(xiàn)在機(jī)艙的尾端時(shí)，就會(huì)超出葉片防護(hù)區(qū)域，可能使機(jī)艙內(nèi)的電氣設(shè)施和設(shè)備被雷擊破壞，故而需要在其尾部設(shè)置一接閃短桿，再經(jīng)由引下線和接地裝置把雷電流引入地下進(jìn)行散流，從而起到防雷電的效果。陽(yáng)泉防雷檢測(cè)
3.2.2屏蔽隔離
采取屏蔽隔離的方法來(lái)降低元件之間的電磁耦合影響，一般可以通過(guò)光纖電纜來(lái)連接機(jī)艙上處理器與地面控制器，而對(duì)于處理器和傳感器來(lái)講，則需要應(yīng)用分開(kāi)供電的直流電源。就實(shí)際處理效果來(lái)看，可靠的屏蔽隔離可以保證較高質(zhì)量的信號(hào)傳輸。
3.2.3等電位連接
就歷史數(shù)據(jù)來(lái)看，風(fēng)速計(jì)、風(fēng)標(biāo)等也是容易遭受雷擊的關(guān)鍵部位，這樣為向其提供可靠保護(hù)，可以采取等電位連接的方法處理。將容易遭受直擊雷影響的部位與避雷針進(jìn)行等電位接地，尤其是機(jī)艙內(nèi)所有金屬設(shè)備和外部導(dǎo)體，與機(jī)艙主框連接作為等電位，與接地裝置可靠連接。并且基礎(chǔ)接地體與環(huán)形接地體頂端接線夾需要接入到塔架內(nèi)部，與標(biāo)記的等電位連接帶進(jìn)行連接，提高防雷保護(hù)效果。臨汾避雷檢測(cè)
結(jié)語(yǔ)
做好風(fēng)力發(fā)電機(jī)的防雷技術(shù)已經(jīng)成為了人們面臨的重要問(wèn)題。風(fēng)力發(fā)電機(jī)為滿足人們的正常生活和生產(chǎn)需求提供了方便，為保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及節(jié)能減排奠定了基礎(chǔ)，面對(duì)其容易受到雷電襲擊的危害，相關(guān)部門要做好防雷電設(shè)備的研究。
