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風(fēng)電機(jī)組防雷技術(shù)的應(yīng)用

2021-09-11 09:30:38

東莞防雷檢測http://http://www.baxifc.cn摘要:隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量和風(fēng)電場規(guī)劃的增大,風(fēng)電場的安全作業(yè)問題日益受到重視。在影響風(fēng)電場安...

東莞防雷檢測http://http://www.baxifc.cn摘要:隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量和風(fēng)電場規(guī)劃的增大,風(fēng)電場的安全作業(yè)問題日益受到重視。在影響風(fēng)電場安全作業(yè)的許多要素中,遭受雷擊是一個(gè)重要方面。本文結(jié)合風(fēng)電機(jī)組防雷的研討作用,對風(fēng)電機(jī)組的雷擊進(jìn)程、雷擊損壞機(jī)理以及防雷方法進(jìn)行了較全面的論說。


一、雷電的構(gòu)成

雷電是一種大氣中放電現(xiàn)象。雷電的構(gòu)成進(jìn)程中,空中的塵土、冰晶等物質(zhì)在大氣運(yùn)動(dòng)中劇烈抵觸生電以及云塊切開磁力線,在云層某些部分堆集起正電荷,另一部分堆集起負(fù)電荷,運(yùn)動(dòng)進(jìn)程中當(dāng)異性帶電中心之間的空氣被其強(qiáng)健的電場擊穿時(shí),就構(gòu)成放電。這種放電有的是在云層與云層之間進(jìn)行,有的是在云層與大地之間進(jìn)行。風(fēng)電機(jī)組遭受雷擊實(shí)際上就是帶電雷云與大地之間的放電。在所有雷擊放電方法中,雷云對大地的正極性放電或大地對雷云的負(fù)極性放電具有巨大的電流和能量。


二、雷擊損壞機(jī)理

雷電現(xiàn)象是帶異性電荷的雷云間或是帶電荷雷云與大地間的放電現(xiàn)象。風(fēng)電機(jī)組遭受雷擊的進(jìn)程實(shí)際上就是帶電雷云與風(fēng)電機(jī)組間的放電。在所有雷擊放電方法中,雷云對大地的正極性放電或大地對雷云的負(fù)極性放電具有較大的電流和較高的能量。雷擊保護(hù)最關(guān)注的是每一次雷擊放電的電流波形和雷電參數(shù)。雷電參數(shù)包括峰值電流、轉(zhuǎn)移電荷及電流陡度等。風(fēng)電機(jī)組遭受雷擊損壞的機(jī)理與這些參數(shù)密切相關(guān)。

2.1峰值電流

當(dāng)雷電流流過被擊物時(shí),會(huì)導(dǎo)致被擊物溫度的升高,風(fēng)電機(jī)組葉片的損壞在許多情況下與此熱效應(yīng)有關(guān)。熱效應(yīng)從根本上來說與雷擊放電所包括的能量有關(guān),其間峰值電流起到很大的作用。當(dāng)雷電流流過被擊物時(shí)(如葉片中的導(dǎo)體)還或許產(chǎn)生很大的電磁力,電磁力的作用也有或許使其曲折乃至開裂。其他,雷電流轉(zhuǎn)道中或許出現(xiàn)電弧。電弧產(chǎn)生的脹大過壓與雷電流波形的積分有關(guān),其燃弧進(jìn)程中的劇烈高溫將對被擊物產(chǎn)生極大的損壞。這也是導(dǎo)致許多風(fēng)電機(jī)葉片損壞的首要原因。

2.2轉(zhuǎn)移電荷

物體遭受雷擊時(shí),大多數(shù)的電荷轉(zhuǎn)移都產(chǎn)生在持續(xù)時(shí)間較長而幅值相對較低的雷電流進(jìn)程中。這些持續(xù)時(shí)間較長的電流將在被擊物表面產(chǎn)生部分金屬熔化和灼蝕斑斕。在雷電流途徑上一旦構(gòu)成電弧就會(huì)在產(chǎn)生電弧的當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)灼蝕斑斕,假定雷電流滿足大還或許導(dǎo)致金屬熔化。這是挾制風(fēng)電機(jī)組軸承安全的一個(gè)潛在要素,由于在軸承的接觸面上非常簡略產(chǎn)生電弧,它就有或許將軸承熔焊在一起。即便不出現(xiàn)軸承熔焊現(xiàn)象,軸承中的灼蝕斑斕也會(huì)加快其磨損,下降其使用壽命。

2.3電流陡度

風(fēng)電機(jī)組遭受雷擊的進(jìn)程中常常產(chǎn)生操控系統(tǒng)或電子器材的損壞,其首要原因是感應(yīng)過電壓的存在。感應(yīng)過電壓與雷電流的陡度密切相關(guān),雷電流陡度越大,感應(yīng)電壓就越高。


三、風(fēng)電機(jī)組的防雷

3.1風(fēng)電機(jī)組機(jī)械部件的防雷

(一)葉片防雷

風(fēng)電機(jī)組的葉片中,有的葉片并沒有設(shè)置內(nèi)部導(dǎo)電體或進(jìn)行表面金屬化處理,僅是樸素的玻璃增強(qiáng)塑料(GRP)結(jié)構(gòu)或GRP–木結(jié)構(gòu)。作業(yè)閱歷標(biāo)明,這種類型的葉片常常遭受雷擊,并且通常是災(zāi)難性的。為此,應(yīng)在物理結(jié)構(gòu)上選用防雷方法,以減小葉片遭受雷擊時(shí)的危害。

(1)無葉尖阻尼器的葉片防雷結(jié)構(gòu)

關(guān)于無葉尖阻尼器的葉片,一般是在葉尖部分的玻璃纖維表面面預(yù)置金屬化物作為接閃器,并與埋置于葉片內(nèi)的銅導(dǎo)體相連(銅導(dǎo)體與葉根處的金屬法蘭聯(lián)接)。表面面金屬化物可以選用網(wǎng)狀或箔狀結(jié)構(gòu)。雷擊或許會(huì)對這樣的表面構(gòu)成部分熔化或灼蝕危害,但不會(huì)影響葉片的強(qiáng)度或結(jié)構(gòu),東莞防雷裝置檢測

(2)有葉尖阻尼器的葉片防雷結(jié)構(gòu)

關(guān)于有葉尖阻尼器的葉片,通常是在葉尖部分的玻璃纖維中預(yù)置金屬導(dǎo)體作為接閃器,通過由碳纖維資料制成的阻尼器軸與用于發(fā)起葉尖阻尼器的鋼絲(發(fā)起鋼絲與輪轂共地)相聯(lián)接。這樣的結(jié)構(gòu)通過了200kA的沖擊電流試驗(yàn),葉片沒有任何危害??梢灶A(yù)見,這樣的葉片遭受雷擊的概率要比絕緣資料制成的葉片高,但只需滿足下列條件就不會(huì)構(gòu)成很大危害:①雷擊點(diǎn)處的電弧灼燒不產(chǎn)生嚴(yán)峻的損壞;②雷電流可以安全地通過導(dǎo)電構(gòu)件導(dǎo)入地下。這就要求導(dǎo)電構(gòu)件需求有滿足的強(qiáng)度和橫截面積。

(二)軸承保護(hù)

一般情況下,雷擊葉片時(shí)產(chǎn)生的大部分雷電流都將通過低速主軸承導(dǎo)入塔筒。這比雷電流沿著主軸流向風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)要好得多。通過軸承傳導(dǎo)的強(qiáng)健雷電流轉(zhuǎn)常會(huì)在軸承接觸面上構(gòu)成灼蝕斑斕,但由于軸承的尺度較大使得雷電流密度較小,所以雷擊危害還不至于立刻對風(fēng)電機(jī)組作業(yè)構(gòu)成影響,但可以引起噪聲、振蕩和增大機(jī)械抵觸等,然后導(dǎo)致縮短軸承的使用壽命。有些軸承具有絕緣墊層,雷電流轉(zhuǎn)過滑環(huán)導(dǎo)入塔筒。這種方法可下降軸承所受危害的程度,但要消除軸承的潛在問題仍是非常困難的,首要原因是與軸承平行的滑環(huán)往往只能承載小部分雷電流,而大部分雷電流的流轉(zhuǎn)還需軸承來完畢。對偏航軸承也應(yīng)有相似方法。一般來說,偏航軸承的周邊為雷電流供應(yīng)了一個(gè)超卓的導(dǎo)電通道。假定出于規(guī)劃的原因偏航軸承不能導(dǎo)電時(shí),則有必要為其建立雷電流轉(zhuǎn)路,東莞防雷安裝。

(三)機(jī)艙防雷

假定葉片選用了防雷保護(hù)方法,也就相當(dāng)于完畢了對機(jī)艙的直擊雷防護(hù)。盡管如此,也需求在機(jī)艙尾部建立接閃桿,并與機(jī)架嚴(yán)密聯(lián)接。假定葉片沒有防雷保護(hù),則應(yīng)在機(jī)艙的首尾端一起裝設(shè)接閃桿。對由非導(dǎo)電資料制成的機(jī)艙中的操控信號等敏感的線路部分都應(yīng)有用屏蔽,屏蔽層兩頭都應(yīng)與設(shè)備外殼聯(lián)接,并且還要避免構(gòu)成環(huán)路。其他,在機(jī)艙表面應(yīng)安排金屬帶或金屬網(wǎng),且與機(jī)架相聯(lián)接,為作業(yè)人員供應(yīng)安全保護(hù)和必定程度的電屏蔽。裝設(shè)這種帶狀保護(hù)和附加防護(hù),以及坐落機(jī)艙前部的接閃桿等,在絕緣葉片的情況下是非常必要的。假定機(jī)艙是金屬制成的,則將機(jī)艙與低速軸承和發(fā)電機(jī)機(jī)座相聯(lián)接,就可以完畢很好的安全保護(hù)和電屏蔽。供應(yīng)電氣聯(lián)接的導(dǎo)體應(yīng)盡量短。

3.2風(fēng)電機(jī)組電氣部件的防雷

(一)暫態(tài)過電壓及線路保護(hù)

對風(fēng)電機(jī)組操控系統(tǒng)構(gòu)成損壞的暫態(tài)過電壓,或許是由直擊雷或非直擊雷引起的。產(chǎn)生在信號線、通訊線和電力線附近的雷擊進(jìn)程,將在這些線路上產(chǎn)生暫態(tài)過電壓,其幅值或許抵達(dá)幾十千伏。假定一颶風(fēng)電機(jī)組遭到雷擊,傳輸?shù)搅硪伙Z風(fēng)電機(jī)組的暫態(tài)過電壓的大小與該風(fēng)電機(jī)組的接地情況有關(guān),即便選用了超卓的改善方法,其暫態(tài)過電壓還有或許抵達(dá)這一數(shù)量級,因此主張安排在塔間的信號線選用光纖并聯(lián)接到實(shí)際的操控中心。通訊線在進(jìn)入建筑物處應(yīng)設(shè)置氣體放電管加以保護(hù),并通過一低阻抗接地線接地。沿電力線注入的暫態(tài)過電壓會(huì)對線路構(gòu)成損壞,因此需求使用電涌保護(hù)器加以保護(hù)。

(二)雷電流的直接注入及其防治

雷電擊中電氣元件即雷電流直接注入線路的情況是一種非常嚴(yán)峻的雷擊現(xiàn)象,將會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的損壞作用。因此要避免雷電直接擊中系統(tǒng)中的傳感器材和接線。完畢這種保護(hù)是比較簡略的,用合適的布線方法以及接閃桿等均可起到必定的保護(hù)作用,像氣候儀之類的器材應(yīng)該用接閃桿保護(hù)。實(shí)際上,風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙尾部的接閃桿就兼作風(fēng)速、風(fēng)向儀的支撐桿,這樣的安排方法對風(fēng)速、風(fēng)向儀的保護(hù)是比較有用的。這些儀器的信號線路應(yīng)該沿著金屬構(gòu)件安排并且加以屏蔽,東莞防雷施工。


四、結(jié)語

雷擊是影響風(fēng)電機(jī)組乃至整個(gè)風(fēng)電場安全作業(yè)的要素之一。進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組防雷技術(shù)的研討是風(fēng)電研討領(lǐng)域中不可或缺的組成部分,它對確保風(fēng)電場的安全作業(yè)具有重要的意義。本文對風(fēng)電機(jī)組的雷擊進(jìn)程、雷擊損壞機(jī)理以及防雷技術(shù)進(jìn)行了較全面的論說。在風(fēng)電機(jī)組的防雷規(guī)劃中,應(yīng)根據(jù)不同的雷擊損壞機(jī)理,對葉片、機(jī)艙、軸承等機(jī)械部件以及信號、操控線路等選用不同的防雷方法。


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