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：現當今，我國經(jīng)濟發(fā)展十分迅速，隨著(zhù)節能減排理念的進(jìn)一步倡導，風(fēng)力發(fā)電獲得了進(jìn)一步的發(fā)展，在節約社會(huì )能源資源、滿(mǎn)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)電力系統的穩步運行。 山西防雷檢測
風(fēng)力發(fā)電作為新型節能發(fā)電技術(shù)，能有效滿(mǎn)足我國國民與有關(guān)行業(yè)對于電力的基本需求。為有效提升風(fēng)力發(fā)電系統在實(shí)際運用中的整體效率，防止其遭受雷電襲擊，就必須科學(xué)擬定防雷預案，及時(shí)改進(jìn)防雷技術(shù)?？茖W(xué)運用有關(guān)技術(shù)手段可以有效降低雷電災害產(chǎn)生的負面影響，為我國電力系統今后的安全及穩定運行奠定基礎。太原防雷工程
1、雷電災害分析
針對風(fēng)力發(fā)電系統來(lái)講，因為需要以風(fēng)力資源作為生產(chǎn)根本，必須要建設在野外空曠區域，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，被損壞需要花費較多費用進(jìn)行維修甚至換新。當葉片遭受雷擊后，會(huì )釋放出大量的能量，過(guò)大雷電流會(huì )促使葉尖結構內部溫度急劇升高，水分受熱汽化膨脹，產(chǎn)生較大的機械力，而導致葉尖結構破裂損壞，部分情況下甚至會(huì )造成整個(gè)葉片開(kāi)裂?；蛘呤抢讚魰r(shí)伴隨的巨大聲波，導致葉片結構受到損壞。面對雷擊對葉片造成的不良影響，必須要加強對風(fēng)力發(fā)電系統的防雷設計，避免葉片被損壞，維持系統的正常運行。運城防雷檢測
2、雷電損壞機制
2.1雷電途徑損壞機制
機組遭受雷電電流襲擊之后，部分電流會(huì )受引下線(xiàn)引領(lǐng)，傳輸至地面，而且不會(huì )產(chǎn)生任何負面影響與危害。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、復雜的突變磁場(chǎng)。此磁場(chǎng)會(huì )干擾發(fā)電機的正常、有序運行，進(jìn)而導致機組不能常規、穩定運行。山西避雷驗收
2.2雷電對槳葉的損壞機制
槳葉在整個(gè)電力設備中的位置是高的，其直接暴露于高空中。雖然其本身的材質(zhì)并不容易導電，但是在強大的雷電襲擊下也是會(huì )產(chǎn)生導電路徑，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
2.3雷電對軸承的損壞機制
軸承屬于發(fā)電機的關(guān)鍵組成部分，極易遭受雷電襲擊，如果雷電現象產(chǎn)生在軸承當中，那么此雷電現象多半同軸承內部中的導電路徑有關(guān)。筆者通過(guò)調查得知，雷電流傳輸至軸承當中時(shí)一共有2個(gè)方向，一是軸承周?chē)县撦d區內部滾子同套圈接觸而形成的通路，二是軸承周?chē)县撦d區內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)地區都會(huì )遭受相應破壞。
3、風(fēng)力發(fā)電系統的防雷措施
3.1外部系統防雷
3.1.1葉片、機航、塔架防雷
電力發(fā)電設備在外部的主要構件為葉片、塔架以及機航，做好這些構件的防雷設施尤為重要。受到雷電襲擊時(shí)，葉片會(huì )因溫度的升高、內部氣體膨脹而產(chǎn)生爆炸，嚴重時(shí)會(huì )造成整個(gè)設備的燒毀。為了避免這一現象，可以在葉尖頂部設置排水管，即可以將其受到雷擊后內部產(chǎn)生的濕氣排出，避免了氣體的膨脹。此外，葉片本身是具有導電性的裝置，但是并不是本身的導電性越小而被雷電襲擊的可能性就越小，雷電對于整個(gè)設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。這一設備具有導電的功能，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，避免了雷電直接對葉片造成的損害。此外，在機艙的頂部安裝避雷針是避免風(fēng)速計以及風(fēng)標被損壞的重要措施，通過(guò)專(zhuān)門(mén)設置的引下線(xiàn)將機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)電系統一般建設的場(chǎng)地環(huán)境為土壤電阻率高、分散性強，無(wú)法通過(guò)降阻劑、換土等方法應對。為保證風(fēng)力發(fā)電系統建設與運行的經(jīng)濟性和安全性，可以選擇在塔架周?chē)?.5m位置安裝一個(gè)與塔架相互連接的環(huán)形銅環(huán)導體，且根據土壤電阻率來(lái)確定環(huán)形銅環(huán)導體的半徑大小。其中還要注意，需要設置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內部系統防雷
3.2.1風(fēng)機的接閃和引下
風(fēng)電機組中，風(fēng)機葉片的最高點(diǎn)即為風(fēng)機最高點(diǎn)，當有雷暴發(fā)生時(shí)，其最易受到雷擊，如我國海南東方風(fēng)電場(chǎng)因雷擊造成的風(fēng)機葉片損壞率達高達5.56片/（百片·年）?，F今風(fēng)機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)法將強大的雷電流迅速傳走，則雷電產(chǎn)生的強大的熱作用和機械作用將直接作用于葉片上而將其損壞，而葉片的維修費用在所有的風(fēng)機雷電故障中又是最高的。因而需要在葉片上安裝易于接閃、抗機械和熱損傷能力強，并易于拆卸的接閃器。風(fēng)機葉片的接閃器一般是在葉片表面安裝若干組銅質(zhì)圓盤(pán)（直徑為150-200mm）或不銹鋼圓盤(pán)（直徑范圍為50-80cm），每組接閃圓盤(pán)是在葉片的正反兩面各安裝一只。為了保障葉片結構的穩定，接閃圓盤(pán)不能太多，一般來(lái)說(shuō)，長(cháng)度小于25m的葉片，只在尖端安裝一組，葉片長(cháng)度每增加10m增加一組接閃圓盤(pán)。引下線(xiàn)是在葉片內設一條金屬導線(xiàn)，把接閃盤(pán)和風(fēng)葉底部的輪轂連接起來(lái)。當雷電襲來(lái)時(shí)，接閃圓盤(pán)接閃之后雷電流通過(guò)引線(xiàn)及輪轂將其傳到塔筒。塔筒的金屬結構可充當導體，將雷電流引入風(fēng)機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，以塔筒做導體導雷在泄放雷電流時(shí)會(huì )產(chǎn)生拉弧現象，因而沿塔筒搭接面導雷時(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，加裝保護罩對可能產(chǎn)生的拉弧處進(jìn)行必要保護。風(fēng)力發(fā)電機艙尾端處在與葉片相對應的位置。當雷電出現在機艙的尾端時(shí)，就會(huì )超出葉片防護區域，可能使機艙內的電氣設施和設備被雷擊破壞，故而需要在其尾部設置一接閃短桿，再經(jīng)由引下線(xiàn)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
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)連接機艙上處理器與地面控制器，而對于處理器和傳感器來(lái)講，則需要應用分開(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)量的信號傳輸。
3.2.3等電位連接
就歷史數據來(lái)看，風(fēng)速計、風(fēng)標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，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，尤其是機艙內所有金屬設備和外部導體，與機艙主框連接作為等電位，與接地裝置可靠連接。并且基礎接地體與環(huán)形接地體頂端接線(xiàn)夾需要接入到塔架內部，與標記的等電位連接帶進(jìn)行連接，提高防雷保護效果。臨汾避雷檢測
結語(yǔ)
做好風(fēng)力發(fā)電機的防雷技術(shù)已經(jīng)成為了人們面臨的重要問(wèn)題。風(fēng)力發(fā)電機為滿(mǎn)足人們的正常生活和生產(chǎn)需求提供了方便，為保證電力系統的正常運行以及節能減排奠定了基礎，面對其容易受到雷電襲擊的危害，相關(guān)部門(mén)要做好防雷電設備的研究。
