风力发电机叶片雷击接闪特性研究综述

发布时间：2021-12-28 16:54

　　风力发电已成为全球领域推荐能源转型的核心技术和应对气候变化的重要途径。雷击是造成风力发电机损坏的主要原因之一。由于风电机结构和机组位置的特殊性,其雷击特性和防护措施与普通雷击目标物具有明显差异。该文对近年来风电场雷击自然观测、雷击风机模拟试验、雷击风机接闪过程数值计算以及接闪失效和系统优化设计等方面的研究前沿进展进行了总结和分析。主要结论为:1)由于风机尺寸越来越大,风力发电机雷击风险与上行先导关系更紧密,不同极性的雷电引发风机上行先导能力存在差异,进而影响到风机的接闪特性。2)由于风机长时间处于旋转状态,叶片旋转会影响风力发电机的引雷能力和接闪位置,但目前研究对旋转影响风机接闪放电过程机理的阐释仍未完善。3)风机数量、安装位置、外部环境等对风电机组雷击风险有较大影响,风电机组群多先导相互竞争的接闪机制以及雷击风险评估方法还有待深入研究。4)目前叶片接闪系统设计简单,设计未能充分考虑风力发电机实际接闪过程和雷击机理,接闪系统的科学性有待进一步论证。 

【文章来源】：高电压技术. 2020,46(07)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

风机尺寸和装机容量变化趋势图[10]

此外，许多学者通过自然雷击观测和叶片雷击损坏调研发现，旋转会造成雷击接闪位置发生变化。F.Rachidi等提到风机处于不同角度位置时，其接闪系统接闪概率不同[20]。Mengni Long等还认为当主回击和继后回击时间较长时，风机叶片在此期间旋转了一定角度，然后回击仍沿着主回击后依然活跃的等离子体通道发展，可能造成雷电先导离叶片根部和机舱更近的情况，此时叶片接闪系统失效风险将大大增加[21-22]。此外，即使接闪器接闪成功，由于叶片高速旋转，叶片表面将出现电弧“扫掠通道”[23-24]，雷电流没有迅速从接闪器位置通过引下线泄流，从而造成扫掠通道位置的叶片烧蚀，见图5。图3 雷击目标物的高度和上行先导出现的概率关系统计关系图[12]

雷击目标物的高度和上行先导出现的概率关系统计关系图[12]

【参考文献】：
期刊论文
[1]正极性操作冲击电压下流注发展过程中空间电场变化规律[J]. 律方成,钦雨晨,王平,耿江海,丁玉剑,姚修远.  高电压技术. 2019(09)
[2]低气压下开关柜空气间隙雷电冲击放电特性[J]. 张志劲,韦冬洪,蒋兴良,舒立春,洪敏.  高电压技术. 2019(03)
[3]基于ICCD超高速照相的陡波放电同步观测[J]. 姚一鸣,梁曦东,邓桃,姜廷域.  高电压技术. 2019(05)
[4]基于雷电物理学的多风机雷电屏蔽研究及风电场防雷布置[J]. 张黎,张瑶,王国政,邹亮,赵彤.  中国电机工程学报. 2018(18)
[5]双接闪器叶片风电机组缩比模型雷击附着特性[J]. 王宇,王建国,周蜜,刘玉河,蔡力,薛健.  中国电机工程学报. 2018(18)
[6]风力发电机叶片叶尖段外覆导体接闪系统的雷击防护性能研究[J]. 何天宇,陈维江,贺恒鑫,时卫东,边凯,李新凯,向念文,黄胜鑫,顾建伟,傅中.  中国电机工程学报. 2018(18)
[7]旋转状态下风机叶片雷击接闪特性的实验研究[J]. 郭子炘,李庆民,于万水,张黎,王国政,马宇飞,WAQAS Arif,SIEW Wah Hoon.  中国电机工程学报. 2018(16)
[8]风机叶片雷击附着区域数值仿真及防护[J]. 周歧斌,刘灿祥,程彧,边晓燕,赵洋.  高电压技术. 2017(08)
[9]雷击风机叶片的跃变击距特性与定量表征[J]. 任瀚文,郭子炘,马宇飞,李庆民,Siew W H.  电工技术学报. 2017(15)
[10]风电叶片片段式导流条雷电防护性能研究[J]. 何征,熊秀,范晓宇,姚威.  风能. 2017(07)



本文编号：3554402