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摘要：現(xiàn)當今，我國經(jīng)濟發(fā)展十分迅速，隨著節(jié)能減排理念的進一步倡導，風力發(fā)電獲得了進一步的發(fā)展，在節(jié)約社會能源資源、滿足人們的生產(chǎn)和生活等方面發(fā)揮了重要作用。在風力發(fā)電系統(tǒng)中做好防雷技術已經(jīng)成為了人們不可忽視的重要問題，當前在防雷技術等方面還存在一定的隱患，必須要做好這一技術的改進，以確保整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)步運行。  山西防雷檢測

風力發(fā)電作為新型節(jié)能發(fā)電技術，能有效滿足我國國民與有關行業(yè)對于電力的基本需求。為有效提升風力發(fā)電系統(tǒng)在實際運用中的整體效率，防止其遭受雷電襲擊，就必須科學擬定防雷預案，及時改進防雷技術?？茖W運用有關技術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(tǒng)今后的安全及穩(wěn)定運行奠定基礎。太原防雷工程

1、雷電災害分析

針對風力發(fā)電系統(tǒng)來講，因為需要以風力資源作為生產(chǎn)根本，必須要建設在野外空曠區(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象一般情況下雷擊損害主要集中在葉尖部位，很少會造成整個葉片損壞，其成本非常高，被損壞需要花費較多費用進行維修甚至換新。當葉片遭受雷擊后，會釋放出大量的能量，過大雷電流會促使葉尖結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度急劇升高，水分受熱汽化膨脹，產(chǎn)生較大的機械力，而導致葉尖結(jié)構(gòu)破裂損壞，部分情況下甚至會造成整個葉片開裂。或者是雷擊時伴隨的巨大聲波，導致葉片結(jié)構(gòu)受到損壞。面對雷擊對葉片造成的不良影響，必須要加強對風力發(fā)電系統(tǒng)的防雷設計，避免葉片被損壞，維持系統(tǒng)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，部分電流會受引下線引領，傳輸至地面，而且不會產(chǎn)生任何負面影響與危害。然而，還有部分電流不會流入大地，會集中停留在所經(jīng)之處，進而形成一個較大、復雜的突變磁場。此磁場會干擾發(fā)電機的正常、有序運行，進而導致機組不能常規(guī)、穩(wěn)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，在壓力上升的作用下，會直接造成爆裂破壞。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)生在軸承當中，那么此雷電現(xiàn)象多半同軸承內(nèi)部中的導電路徑有關。筆者通過調(diào)查得知，雷電流傳輸至軸承當中時一共有2個方向，一是軸承周圍上負載區(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，整體流程沿途所經(jīng)地區(qū)都會遭受相應破壞。

3、風力發(fā)電系統(tǒng)的防雷措施

3.1外部系統(tǒng)防雷

3.1.1葉片、機航、塔架防雷

電力發(fā)電設備在外部的主要構(gòu)件為葉片、塔架以及機航，做好這些構(gòu)件的防雷設施尤為重要。受到雷電襲擊時，葉片會因溫度的升高、內(nèi)部氣體膨脹而產(chǎn)生爆炸，嚴重時會造成整個設備的燒毀。為了避免這一現(xiàn)象，可以在葉尖頂部設置排水管，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速計以及風標被損壞的重要措施，通過專門設置的引下線將機艙以及塔頂做好連接，雷擊發(fā)生時并不會被電流損壞，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。風力發(fā)電系統(tǒng)一般建設的場地環(huán)境為土壤電阻率高、分散性強，無法通過降阻劑、換土等方法應對。為保證風力發(fā)電系統(tǒng)建設與運行的經(jīng)濟性和安全性，可以選擇在塔架周圍0.5m位置安裝一個與塔架相互連接的環(huán)形銅環(huán)導體，且根據(jù)土壤電阻率來確定環(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行可靠焊接。

3.2內(nèi)部系統(tǒng)防雷

3.2.1風機的接閃和引下

風電機組中，風機葉片的最高點即為風機最高點，當有雷暴發(fā)生時，其最易受到雷擊，如我國海南東方風電場因雷擊造成的風機葉片損壞率達高達5.56片/（百片·年）。現(xiàn)今風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，無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（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，一般來說，長度小于25m的葉片，只在尖端安裝一組，葉片長度每增加10m增加一組接閃圓盤。引下線是在葉片內(nèi)設一條金屬導線，把接閃盤和風葉底部的輪轂連接起來。當雷電襲來時，接閃圓盤接閃之后雷電流通過引線及輪轂將其傳到塔筒。塔筒的金屬結(jié)構(gòu)可充當導體，將雷電流引入風機的接地裝置散入大地。但要注意的是，由于生產(chǎn)塔筒過程中在搭接時存在縫隙大和搭接面偏離等問題，以塔筒做導體導雷在泄放雷電流時會產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，因而沿塔筒搭接面導雷時，需使用較大面積的電纜進行跨接，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)生的拉弧處進行必要保護。風力發(fā)電機艙尾端處在與葉片相對應的位置。當雷電出現(xiàn)在機艙的尾端時，就會超出葉片防護區(qū)域，可能使機艙內(nèi)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)由引下線和接地裝置把雷電流引入地下進行散流，從而起到防雷電的效果。陽泉防雷檢測

3.2.2屏蔽隔離

采取屏蔽隔離的方法來降低元件之間的電磁耦合影響，一般可以通過光纖電纜來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講，則需要應用分開供電的直流電源。就實際處理效果來看，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(shù)據(jù)來看，風速計、風標等也是容易遭受雷擊的關鍵部位，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行等電位接地，尤其是機艙內(nèi)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)形接地體頂端接線夾需要接入到塔架內(nèi)部，與標記的等電位連接帶進行連接，提高防雷保護效果。臨汾避雷檢測

結(jié)語

做好風力發(fā)電機的防雷技術已經(jīng)成為了人們面臨的重要問題。風力發(fā)電機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)的正常運行以及節(jié)能減排奠定了基礎，面對其容易受到雷電襲擊的危害，相關部門要做好防雷電設備的研究。