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關于葉片尖部容易遭受雷擊的探討

2016-11-12 來源:西安愛邦電磁技術有限責任公司 瀏覽數:469

根據對葉片雷擊損傷事故的統計,雷擊最容易發生在葉片的尖部。如果能夠有效的解決葉尖雷擊的問題,那么葉片的防雷問題可以得到很大的改善。

  根據對葉片雷擊損傷事故的統計,雷擊最容易發生在葉片的尖部。如果能夠有效的解決葉尖雷擊的問題,那么葉片的防雷問題可以得到很大的改善。
  結合風機的運行環境、葉片結構和大量的雷擊試驗,可能有以下因素會造成葉尖的雷擊: 
  1)風輪葉片的位置
  風力發電機組所在地的地勢比較高,葉片尖部更是風機運行中的最高位置,因此葉片尖部是最容易遭受雷擊的部位。
  2)葉片結構及引下線布置
  葉片引下線布置在葉片內腔,它的位置和葉片殼體的絕緣性能都能影響到葉片表面的電場分布。葉片殼體絕緣性能下降,會造成雷電到引下線的擊穿電壓變小,使雷電越來越容易擊穿葉片表面,直接擊中到引下線。
  a)從葉片根部向葉片尖部,葉片截面變得越來越小,這樣,引下線到葉片表面的距離也越來越短,兩者之間的擊穿電壓也變的越來越小了。
  b)葉片引下線在未到達葉片尖部時,一般會布置在腹板的中心位置,該位置距離葉片外表面都是空間最遠。從結構上來看,葉片腹板會在距離葉片尖部1-3米的位置截止,引下線到達葉片尖部時,可能會直接布置到殼體上,這就減小了導線與殼體外表面的距離,從而使引下線與貼合側殼體的擊穿電壓變小。
  c)從葉片結構設計來看,從葉片根部到尖部,葉片載荷逐漸變小,從結構上來講,葉片尖部可以使用相對少的力學結構材料。因此,葉片尖部使用的玻纖和芯材同葉片根部相比,都越來越薄。從葉片形狀上來看,葉片尖部是空間最小的地方,也不能夠容納較厚的材料。玻璃纖維和芯材都具有一定的電絕緣特性,材料變薄,也意味著絕緣性能的相對下降。葉片在雷擊時可能處于旋轉狀態,雷電可能在接閃器附近發生表面閃絡,如果閃絡路徑上葉片殼體存在絕緣上的薄弱環節,就有可能造成葉片的擊穿。
  3)環境因素的影響
  閃電發生時,經常伴隨著雷雨天氣,葉片表面被水膜覆蓋,容易形成連續的導電層,這種情況下葉片表面的閃絡電壓的下降非常嚴重。葉片尖部設計有排水孔,在運行過程中,葉尖內腔的水會通過葉尖的排水孔甩出,因此葉尖內腔也處于一個相對潮濕的環境。
  隨著機組的運行,葉片表面容易附著污染物。另外,葉片在運行時,尖部的線速度最快,也最容易形成表面磨損,更容易在葉片表面附著污濁。葉片表面的污濁,會進一步增強該區域的導電能力。
  從形狀上來看,葉片后緣是一個尖形的狀態,結合潮濕狀態和表面污染,就容易形成電場畸變,從而讓雷電更容易在這個位置發生。
  4)葉尖配重金屬體的影響
  通常在葉片的尖部都有一個配重盒,如果三支葉片的力矩不平衡,可以通過在里面填加配重的方式來保證平衡。
  配重多采用金屬材料,比如鉛、鐵等密度較大的材料。如果采用了類似的金屬部件,就容易對該區域的電場產生影響。
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