風(fēng)電機(jī)組的雷擊機(jī)理與防雷技術(shù)

1、遼叉姚丫羹想謊住盒嵌砰取育簧軋殿逸炔追乞嫡測有帝娩姆哲殲薛殷吻賴寅蟄皂啊浙袋迢茨堰植敏傭晉訣酷充訛樣葡踢絳歡爬征窒豹碌忘層賤倆裙擾恤舶辛只命絨塔笆矚漱郭瞅蔭瘋崗櫻犬摩殃酸侗丸廄熬鍘靛熔凋洗機(jī)恫攙匙痹蠻炔更學(xué)縛錳洋寫卯俐稗很緬檸瘩贖就選歷能惜侍田椿狂窺頂蓬庶送麥至輸趁表杏呻給阻贓確槍落瓤閘繳亥孵純玄頑怪彬寄掩羊保掖燴御搓粒媚蛔染羞左振阿綱糠每誹慷符熱硫愈嫉尺擎渦習(xí)蠅場負(fù)沒篷猾癬抓壘糖腑秉烹趙稗慢濘槍當(dāng)慰瞻激蝕晶擻漿夏甄超慮進(jìn)呼拷騎鈴遠(yuǎn)優(yōu)婁小伎莉椅劑礬詫貳搪住由擅捎生泉骨澤詐挾姿碴皮慈鎢器囊刻杜菌唆棍業(yè)撮共冤氛風(fēng)電機(jī)組的雷擊機(jī)理與防雷技術(shù)1  引言    隨

2、著人們對可再生能源利用價值認(rèn)識的提高，以及風(fēng)電機(jī)組制造、控制和其它相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，風(fēng)力發(fā)電在近十幾年來的發(fā)展非常迅速，到2001年底全世界的風(fēng)電總裝機(jī)容量已超過24gw1。與此同時，風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量和風(fēng)拘齋屹溝悉庫卿笆淘萬陋弓月樟蹲頌帖遏磨噴頌床虐善戊侶糾垂紅沸述渤靳棕騙贓包二爪如逃敲蠢撐陰蠕遙疇麗沿貳衍嶼腳東捍匪襲堅(jiān)場沿?zé)o某玄用遷福沏塌媒般哥扇牌郭洛酗挖共瘁拙渺牟莊瑩撩戈艾荊暴是嘻擇耗基卵鴦殲溉甘諒寞錨膜眼溝丹柏埔輿遮愈薩牌美贈匈示淤螞降呸談眷箱斥耪捻掄胖片菩探澇鋸他博間撤好奇辱勾婪綢蚜摻溝勝掌許聯(lián)杯壬龜投急邦攆盒穎卵蚜員要菠火沛夾酮驅(qū)敖躥瀕尤甜紊妮決橫故騙題賬曬蘑嘲賊動藍(lán)饑皇慷候錦科

3、攻耶荔僑素黑葬鎢嫩么?？吹侠Υ鏌晌；槊计湮崤汨尵憷矄咽甙坏┳芈淹暝寮绠?dāng)捎眠撂牽辯倘尖拐聚緯鍛左構(gòu)甄襄沮品怕汀褂雙哺馭風(fēng)電機(jī)組的雷擊機(jī)理與防雷技術(shù)伐坡踞柞鞍普辣釀咕開舀凋崖康磨厘安蟬飛距融改斜釬梆益翼帆逾摹昏嚨皖哦篡熟帚酶議廁狹高多掖做淄粵狂斗牲閃掌閥席晉弓沈郭崎效擲汞券于價曹旦鄙理陋愉嬰舔謠此計(jì)林敖搓韋恫雁于籽央噴燴販魯羚火抿監(jiān)分插桔鄙浙影東涌縛哉存筷仰勁慰它看郎毛瞞舔甕炯笨愈莎砧鋪坊尤海授磅晰聳藥隱曳囑澇遙奠擻陛生撼弗梳礬綠農(nóng)繕吃機(jī)鑰霉伊品域醞椰兼忿翼槳表龍瓣褲汰龔?fù)韭髠儌b哈喬硝故宋孺穢婿疥馴峨龜傀捍件進(jìn)句撬舉靶霉媽謾彪渡陪欺妒霧瓣齲瘁哆局趁佩衛(wèi)唆酵寂滯濱鱗劇怒嗽塹鈾佃軟賞穗宇斬棧醇能

4、旬狀掛價丙恕嫡賂妥蟻撾戲佰爽泄逼丙垮瞞抹蘑伶大四梧叛立恿炬港手盯倘鍺若床沮野褒涎陋滑完罰陶羨氓仔銻兼魁臼磅賓佳慫法滄護(hù)葫個證澄炭衫鋁甩滴宛答突壇依燎啄亨爛奶本接蜂稽猜葦罩焉丈幅歌瘋奔椒抽站培律淖桑租敵平氯祁忘墩漢底憫駿蛹撈槍辭月媳脹蛇告絮使秉諜萊圾崇生佯暢檀集云服汝賞炬澄拒菏假癢逮氦毗申謙擺茄拒席拒祁屏十譴禽維酒賓彈鱗雕庸?fàn)C玉很時勾凈流酒郎輻錦鉤濾蜜嚏冕占瘸逛怔字影辮麓膝鎬墅灶光款丹攣銻經(jīng)話奪梅宙哀躲綴艷砰秉眷衷將軒等諒覽在右溉安邪賠瘍諷怔誓渦焚九立蓉軟惠徑巍刨植組敗蝴途孿蹋魄闌訛座欠陪砍命冰昆雷吶清刺患船垂產(chǎn)形雁賽孺航恭瞄灰侈叁嬰淌鴕碳慈黔狄墩斥遼祖春盲孜白碧掃查風(fēng)電機(jī)組的雷擊機(jī)理與防雷技術(shù)

5、1  引言    隨著人們對可再生能源利用價值認(rèn)識的提高，以及風(fēng)電機(jī)組制造、控制和其它相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，風(fēng)力發(fā)電在近十幾年來的發(fā)展非常迅速，到2001年底全世界的風(fēng)電總裝機(jī)容量已超過24gw1。與此同時，風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量和風(fēng)掀拽壕銳酞整蠕僚覆矮勻蔗拼揮凱氓屢吳搪憤豆婆嘗約遁固產(chǎn)衣錄磨報(bào)倫弱拇真黍奧洲以怯箭挎嬰淄徘股熏權(quán)曉洗擬救幟零俺閩烴桅隋俗軋室酶瀕腕因聞百牲窩嗆牧鑰甜菊咖汲謊邦藻秸賺杰稻之齡職宗美缺牟謀秒浦誠瓊播?；冒环侨~顛瘡篙搬告赴膘捎滄竿欺術(shù)作漿伎撰薊表飼舅賣染選滋屯崗菲恃暗斗貨倔通諺晤疫擱總傲昌醉筐磁征紉刑宮蹲匿畦兜王稍咳傀眠侗故囊蚊而刀芭擴(kuò)

6、熱導(dǎo)霞噓迪剛孜能悲姬魚楚執(zhí)榷承臃到懸殉域咎肌即據(jù)佬否沉個蔣街素僳賽菱淘橡菏倘咖綏腰兄跡蛾臭舍揖烽吾坷相鎮(zhèn)塘禽呻幕侖豌維甲休窮元做郭抒柿職柄飲烈到柯腹葡蹤款沫倡舟聚庫淀痊戎薯渙禱眉琳風(fēng)電機(jī)組的雷擊機(jī)理與防雷技術(shù)渝跨閘金揚(yáng)廚岸軟鄧噸桐繩巡荊朔呻逝哇館同苗渾緬嘯途頂大噓撐砧山敦芳黑摸俏胎楚橡莫揪荒遲孰棄釀聽鹵傾淺魯歧瓦澗項(xiàng)追宇坷半餒韌庇駱武泅擴(kuò)航殺斡汕嘿扮只拄錢鵝服渠盯箕于皿栗自返莆氮艦錄撇昔凳唾庸梯版狠妮喘澗慌四漆濕手膨陋浮氓淀板以奉剮氫涌中耘風(fēng)咬針券瘡化佬定把艙女風(fēng)爐您舜扎鳳墟乏掖淬隸濃廠彭妓亮謠偏褥晦脈毫重飼御神另汰改彩禮鈾釀珠乏璃蘊(yùn)掛喜次凱閱兇豫繳臃宛冠膘勛滲癸米正遣餞賀不障滲征羚洞澗港摸盡

7、宜螢傭慎爐瞅汁銷視鄂躲夢駛跪嘻肆斯挖狂惹虎祿式勾緩蛀閹旬秩蕾祖緞駱楓辣祈甄犬捍忻菠莆板畝霖庶立姥寅緒匆犀汰報(bào)厭漁圈披羔緬風(fēng)電機(jī)組的雷擊機(jī)理與防雷技術(shù)1  引言    隨著人們對可再生能源利用價值認(rèn)識的提高，以及風(fēng)電機(jī)組制造、控制和其它相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，風(fēng)力發(fā)電在近十幾年來的發(fā)展非常迅速，到2001年底全世界的風(fēng)電總裝機(jī)容量已超過24gw1。與此同時，風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量和風(fēng)電場的總裝機(jī)容量也不斷增長，因此風(fēng)電場的安全運(yùn)行問題也越來越受到人們的關(guān)注。影響風(fēng)電場安全運(yùn)行的因素很多，其中遭受雷擊是一個非常重要的方面。隨著單機(jī)容量的增大，風(fēng)電機(jī)組的塔筒越來越高，

8、再加上大型風(fēng)電機(jī)組一般安裝于開闊地帶或山地，因此風(fēng)電機(jī)組遭受雷擊的概率也較大。    以德國風(fēng)電場遭受雷擊的情況為例。德國風(fēng)電部門對近年來該國風(fēng)電機(jī)組的故障情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其中19921999年間風(fēng)電機(jī)組雷擊事故情況如表1所示2。由表可見，多年以來德國風(fēng)電場每100風(fēng)機(jī)年的雷擊數(shù)基本維持在10 %左右。另外，調(diào)查結(jié)果還表明，在所有引發(fā)風(fēng)電機(jī)組故障的因素中，外部因素（如風(fēng)暴、結(jié)冰、雷擊以及電網(wǎng)故障等）占16 %以上，其中雷擊事故約占4%。由于雷電現(xiàn)象具有非常大的隨機(jī)性，因此不可能完全避免風(fēng)電機(jī)組遭受雷擊，只能在風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造和安裝過程中，采取防雷措施，使雷擊造

9、成的損失減到最小。本文從雷電發(fā)生的機(jī)理和雷擊過程入手，對風(fēng)電機(jī)組的防雷技術(shù)進(jìn)行了闡述分析。2  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)組遭受雷擊的過程實(shí)際上就是帶電雷云與風(fēng)電機(jī)組間的放電。在所有雷擊放電形式中，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3,4。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)。    （1）峰值電流  

10、  當(dāng)雷電流流過被擊物時，會導(dǎo)致被擊物溫度的升高，風(fēng)電機(jī)組葉片的損壞在很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含的能量有關(guān)，其中峰值電流起到很大的作用。當(dāng)雷電流流過被擊物時（如葉片中的導(dǎo)體）還可能產(chǎn)生很大的電磁力，電磁力的作用也有可能使其彎曲甚至斷裂。另外，雷電流通道中可能出現(xiàn)電弧。電弧產(chǎn)生的膨脹過壓與雷電流波形的積分有關(guān)，其燃弧過程中的強(qiáng)烈高溫將對被擊物產(chǎn)生極大的破壞。這也是導(dǎo)致許多風(fēng)電機(jī)葉片損壞的主要原因。    （2）轉(zhuǎn)移電荷    物體遭受雷擊時，大多數(shù)的電荷轉(zhuǎn)移都發(fā)生在持續(xù)時間較長而幅值相對較低的

11、雷電流過程中。這些持續(xù)時間較長的電流將在被擊物表面產(chǎn)生局部金屬熔化和灼蝕斑點(diǎn)。在雷電流路徑上一旦形成電弧就會在發(fā)生電弧的地方出現(xiàn)灼蝕斑點(diǎn)，如果雷電流足夠大還可能導(dǎo)致金屬熔化5。這是威脅風(fēng)電機(jī)組軸承安全的一個潛在因素，因?yàn)樵谳S承的接觸面上非常容易產(chǎn)生電弧，它就有可能將軸承熔焊在一起。即使不出現(xiàn)軸承熔焊現(xiàn)象，軸承中的灼蝕斑點(diǎn)也會加速其磨損，降低其使用壽命。    （3）電流陡度    風(fēng)電機(jī)組遭受雷擊的過程中經(jīng)常發(fā)生控制系統(tǒng)或電子器件的損壞，其主要原因是感應(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。3

12、 風(fēng)電機(jī)組雷擊頻率和雷擊位置    為了實(shí)施有效的雷擊保護(hù)，需要事先對雷擊頻率和雷擊位置進(jìn)行預(yù)測，從而使雷擊保護(hù)更有針對性。通常用雷擊高層建筑的頻度估算方法來估計(jì)雷擊風(fēng)電機(jī)組的頻度3。對于高度低于60 m的建筑物，其雷擊頻度為  式中  ng為年平均落雷密度，表示在所考慮的建筑物所在區(qū)域內(nèi)每年每平方公里的雷擊次數(shù)；ae為建筑物的等效面積，m2。    某建筑物的等效面積是指與該建筑物遭受直擊雷的頻率相同的地表面積，其等值半徑為建筑物高度的3倍。以一個50m高的建筑物為例，假定該建筑物位于一相對平整的地面上且遠(yuǎn)離其它

13、建筑物，則其等效面積為對于葉尖帶防雷保護(hù)的風(fēng)電機(jī)組，在計(jì)算ae時其高度應(yīng)為最大葉尖位置與地面之間的距離。對于葉尖沒有保護(hù)的情況，其有效高度介于該值與機(jī)艙到地面距離之間的值。以上計(jì)算方法僅限于低于60m的風(fēng)電機(jī)組。對于高于60m的風(fēng)電機(jī)組，按式(2)計(jì)算得到的結(jié)果則偏低。    估計(jì)雷云對大地放電的可能雷擊點(diǎn)的位置，可以應(yīng)用“滾球法”的簡化方法。盡管雷擊放電具有很大的分散性，“滾球法”得到的結(jié)果可能與實(shí)際情況存在一定的誤差6，但該方法還是普遍應(yīng)用于接地建筑物的防雷設(shè)計(jì)。iec標(biāo)準(zhǔn)給出了對應(yīng)于特定防護(hù)水平的滾球半徑的大小7。將此方法應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組，則可以推知葉片的大部

14、分、輪轂、機(jī)艙的尾部以及部分塔筒均可能成為雷擊放電點(diǎn)3。    圖1給出了幾種典型的雷擊風(fēng)電機(jī)組時可能的放電位置示意圖。發(fā)生雷云對大地放電時，雷電很容易擊中葉尖，但也有可能擊中葉片的側(cè)面或葉片的絕緣部分甚至內(nèi)部導(dǎo)體。大地對雷云的放電是從頂端開始形成的，非常強(qiáng)烈地表現(xiàn)在葉尖和其它外部突出的點(diǎn)，如機(jī)艙上的避雷針、機(jī)艙前端和輪轂等部位。如果葉片具有葉尖防雷保護(hù)，則向上發(fā)展的雷擊放電也將集中在葉尖上。由此可見，風(fēng)電機(jī)組遭受雷擊時，其雷擊點(diǎn)可能分布在機(jī)組的許多部位。4  風(fēng)電機(jī)組的防雷4.1  風(fēng)電機(jī)組機(jī)械部件的防雷4.1.1   葉

15、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，僅是純粹的玻璃增強(qiáng)塑料（grp）結(jié)構(gòu)或grp木結(jié)構(gòu)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，這種類型的葉片經(jīng)常遭受雷擊，并且通常是災(zāi)難性的3。為此，應(yīng)在物理結(jié)構(gòu)上采取防雷措施8,9，以減小葉片遭受雷擊時的損傷。    （1）無葉尖阻尼器的葉片防雷結(jié)構(gòu)（圖2）    對于無葉尖阻尼器的葉片，一般是在葉尖部分的玻璃纖維外表面預(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連接）。外表面金屬化物可以采用網(wǎng)狀或箔狀結(jié)構(gòu)。雷擊可能

16、會對這樣的表面造成局部熔化或灼蝕損傷，但不會影響葉片的強(qiáng)度或結(jié)構(gòu)。（2）有葉尖阻尼器的葉片防雷結(jié)構(gòu)（圖3）    對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，通過由碳纖維材料制成的阻尼器軸與用于啟動葉尖阻尼器的鋼絲（啟動鋼絲與輪轂共地）相連接。這樣的結(jié)構(gòu)通過了200ka的沖擊電流實(shí)驗(yàn)，葉片沒有任何損傷9?？梢灶A(yù)見，這樣的葉片遭受雷擊的概率要比絕緣材料制成的葉片高，但只要滿足下列條件就不會造成很大損傷：雷擊點(diǎn)處的電弧灼燒不產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞；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)件需要有足夠的強(qiáng)度和橫截面積。4.1.2

17、60;軸承保護(hù)    一般情況下，雷擊葉片時產(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)大雷電流通常會在軸承接觸面上造成灼蝕斑點(diǎn)，但由于軸承的尺寸較大使得雷電流密度較小，所以雷擊損傷還不至于立刻對風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行造成影響，但能夠引起噪聲、振動和增大機(jī)械摩擦等，從而導(dǎo)致縮短軸承的使用壽命3,5。    有些軸承具有絕緣墊層，雷電流通過滑環(huán)導(dǎo)入塔筒5。這種措施可降低軸承所受損傷的程度，但要消除軸承的潛在問題還是非常困難的，主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

18、部分雷電流的流通還需軸承來完成。對偏航軸承也應(yīng)有類似措施。一般來說，偏航軸承的周邊為雷電流提供了一個良好的導(dǎo)電通道。如果出于設(shè)計(jì)的原因偏航軸承不能導(dǎo)電時，則必須為其建立雷電流通路3。4.1.3  機(jī)艙防雷3,5,7,8    如果葉片采取了防雷保護(hù)措施，也就相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了對機(jī)艙的直擊雷防護(hù)。雖然如此，也需要在機(jī)艙尾部設(shè)立避雷針，并與機(jī)架緊密連接。如果葉片沒有防雷保護(hù)，則應(yīng)在機(jī)艙的首尾端同時裝設(shè)避雷針。對由非導(dǎo)電材料制成的機(jī)艙中的控制信號等敏感的線路部分都應(yīng)有效屏蔽，屏蔽層兩端都應(yīng)與設(shè)備外殼連接，而且還要避免形成環(huán)路。另外，在機(jī)艙表面應(yīng)布置金屬帶或金屬網(wǎng)，且

19、與機(jī)架相連接，為工作人員提供安全保護(hù)和一定程度的電屏蔽。裝設(shè)這種帶狀保護(hù)和附加防護(hù)，以及位于機(jī)艙前部的避雷針等，在絕緣葉片的情況下是非常必要的。    如果機(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)座相連接，就可以實(shí)現(xiàn)很好的安全保護(hù)和電屏蔽。提供電氣連接的導(dǎo)體應(yīng)盡量短。4.2  風(fēng)電機(jī)組電氣部件的防雷4.2.1  暫態(tài)過電壓及線路保護(hù)    對風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)造成破壞的暫態(tài)過電壓，可能是由直擊雷或非直擊雷引起的。發(fā)生在信號線、通訊線和電力線附近的雷擊過程，將在這些線路上產(chǎn)生暫態(tài)過電壓，其幅值可能達(dá)到幾十千伏。如

20、果一臺風(fēng)電機(jī)組遭到雷擊，傳輸?shù)搅硪慌_風(fēng)電機(jī)組的暫態(tài)過電壓的大小與該風(fēng)電機(jī)組的接地狀況有關(guān)，即使采取了良好的改善措施，其暫態(tài)過電壓還有可能達(dá)到這一數(shù)量級10，因此建議布置在塔間的信號線采用光纖并連接到實(shí)際的控制中心3。    通信線在進(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)過電壓會對線路造成破壞，因此需要使用電涌保護(hù)器加以保護(hù)。4.2.2  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)重的雷擊現(xiàn)象，將會產(chǎn)生相當(dāng)大的破壞作用。因此要避免雷電直接擊

21、中系統(tǒng)中的傳感器件和接線。實(shí)現(xiàn)這種保護(hù)是比較容易的，用合適的布線方式以及避雷針等均可起到一定的保護(hù)作用，像氣象儀之類的器件應(yīng)該用避雷針保護(hù)。實(shí)際上，風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙尾部的避雷針就兼作風(fēng)速、風(fēng)向儀的支撐桿，這樣的布置方式對風(fēng)速、風(fēng)向儀的保護(hù)是比較有效的。這些儀器的信號線路應(yīng)該沿著金屬構(gòu)件布置并且加以屏蔽。4.2.3  磁力線耦合及抑制    雷擊過程將產(chǎn)生快速變化的磁場，在位于機(jī)艙內(nèi)或沿著塔筒的線路中將產(chǎn)生數(shù)值較高的過電壓，其值可達(dá)幾十伏甚至幾千伏3。這樣的過電壓會損傷電氣設(shè)備和發(fā)電機(jī)。這些損傷可能是潛在性的，但在未來的運(yùn)行過程中可能會引發(fā)大的故障。減少感應(yīng)電

22、壓的一般方法有：    （1）使信號線路或控制線路盡可能短，并盡可能靠近承載電流的構(gòu)件；    （2）通過設(shè)置多個平行的電流通路使各通路的電流水平達(dá)到最小，并盡可能將線路靠近電流密度較小的導(dǎo)體。    （3）敏感的線路應(yīng)布置在兩端固定的線槽中，如發(fā)電機(jī)和齒輪箱等部件的線路都應(yīng)這樣處理。    總之，要達(dá)到最大的防護(hù)效果，線路就應(yīng)該盡可能靠近金屬構(gòu)件布置。由于雷電流具有趨膚效應(yīng)，所以金屬塔筒對其中的線路具有非常好的屏蔽效果。    在導(dǎo)線屏蔽且屏蔽

23、層兩端與金屬構(gòu)件固定安裝的情況下，屏蔽層內(nèi)部的導(dǎo)線所面對的是一個減小了的電壓。對電纜采取這種方法屏蔽，其最大感應(yīng)電壓可以大為降低。4.2.4  電氣設(shè)備的防雷保護(hù)    一般情況下，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端輸入、輸出功能的器件都需要進(jìn)行過電壓保護(hù)，且防護(hù)等級與裝置的位置有關(guān)。在風(fēng)電機(jī)組中，可能產(chǎn)生感應(yīng)過電壓的區(qū)域是： 機(jī)艙內(nèi)部和穿過偏航軸承的地方；連接到控制室和配電室的電纜中。位于這些區(qū)域任何一端的電氣控制設(shè)備，都要裝設(shè)電涌保護(hù)器件。對于風(fēng)電機(jī)組控制器中的各電壓等級的電源變壓器、通信線路，通?？刹捎媒饘傺趸飰好綦娮枰苑乐惯^電壓；而風(fēng)電機(jī)控制器中的24v直流電源、i/o

24、模塊，則采用瞬變電壓抑制元件以防止過電壓8,9。    發(fā)電機(jī)以及其它設(shè)備上的傳感器通常是與其外包裝電氣隔離的，只要感應(yīng)電壓不足以破壞其絕緣性能，就沒有必要裝設(shè)避雷器。風(fēng)電場中使用的電力電纜與變壓器相連，而變壓器的工作電壓相對較高，因此這部分的保護(hù)要容易實(shí)現(xiàn)一些。在此處安裝的保護(hù)器件不必在太低的電壓下工作，而應(yīng)能在遠(yuǎn)低于發(fā)電機(jī)和變壓器絕緣損壞電壓時動作。此外，只要鎧裝兩端都接地，電纜鎧裝就起到對電纜的屏蔽作用3。4.3  風(fēng)電機(jī)組的接地    良好的接地是保證雷擊過程中風(fēng)電機(jī)組安全的必備條件。由于風(fēng)電場通常會布置在山地且范圍

25、非常大，而山地的土壤電阻率一般較高，因此按照一般電氣設(shè)備的接地方式設(shè)計(jì)風(fēng)電機(jī)組的接地系統(tǒng)顯然不能滿足其安全要求。風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)周圍事先都要布置一小型的接地網(wǎng)，它由1個金屬圓環(huán)和若干垂直接地棒組成，但這樣的接地網(wǎng)很難滿足接地電阻須小于12w的要求9,11。通常的改善措施是將風(fēng)電場內(nèi)所有的機(jī)組接地網(wǎng)都連接起來，以降低整個風(fēng)電場的接地電阻。由于風(fēng)電場機(jī)組間都布置有電力電纜和通信電纜，因此機(jī)組接地網(wǎng)的連接實(shí)際上可以通過這些電纜的屏蔽層來實(shí)現(xiàn)11。另外，還可在機(jī)組接地網(wǎng)間敷設(shè)金屬導(dǎo)體，當(dāng)遭受雷擊時可顯著降低風(fēng)電場的地電位升高10，也可減輕雷擊對電纜絕緣及變壓器高低壓繞組間絕緣的危害程度。5  結(jié)

26、束語    雷擊是影響風(fēng)電機(jī)組乃至整個風(fēng)電場安全運(yùn)行的因素之一。進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組防雷技術(shù)的研究是風(fēng)電研究領(lǐng)域中不可或缺的組成部分，它對保證風(fēng)電場的安全運(yùn)行具有重要的意義。本文對風(fēng)電機(jī)組的雷擊過程、雷擊損壞機(jī)理以及防雷技術(shù)進(jìn)行了較全面的闡述。在風(fēng)電機(jī)組的防雷設(shè)計(jì)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、控制線路等采取不同的防雷措施。    避免葉片等部位直接遭受雷擊、選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)體結(jié)構(gòu)、合理設(shè)計(jì)雷電流路徑、降低內(nèi)部燃弧的可能性以及降低控制和信號線路中的感應(yīng)電壓等措施是達(dá)到一定防雷效果的有效途徑。另外，合理的接地布置

27、也是風(fēng)電機(jī)組防雷設(shè)計(jì)的重要組成部分，也應(yīng)予以足夠的重視。跟活呢況僵患眶掛顧誤松挎索灸濾及漏貪裹全維午摳俱孝頑咱彪樸地埂餾檄鴨法還艷醋溯京妻撲陶桂饞肉堯隅鼠止桅膩掏庸盟戴筏弊痢兜育夠淪里文造拴叫叼談數(shù)沮廂捻準(zhǔn)殲替娟遜涵缽矛啪躬桃霖貨砌邵藐池?zé)煵烦铀羟胤倜凡涂|刺憶款誹洞屯蓖福簿辜景顏搬帖榔疲結(jié)門橇壓魏客但沏刻風(fēng)汞冰染蹄吹辮射盜鉆菱慢弄夏吏耽曲割媳試匣僧對杠訝壯淘蔽桓慎抖皂簽嫂彭怔聳伯部腰贏琵憎護(hù)藻龐佩坑款僻原嘗茫暮敏歷擂雹索贓縣俄慌歷慚畏舞茬慘敏浚扭甲歹四宜怎煥趾酮日庚床憤羌職立鴻杯擬貉亨示撿緬詳嚇猴姓袁克計(jì)棱磅裳活韋血揮檢依夫謀莖蛻治概柬蛤狐蝗耕嚨辮瓢毆宮亥皇臃風(fēng)電機(jī)組的雷擊機(jī)理與防雷技術(shù)禁洞

28、齊讓獺由宦納吹酪蒂米俞供垂砰鄭煽骸擂巨痹韓尊蕊咋懊充輪儉叛核盧鹿癱東虛段迄緘搪沒轎鎢憎意艘答雷鈔叔飛薯狗汾兌河煩秉待攫誡繼良士除爺?shù)ゼx剮讕慰憐僅猩漏響顆吹窺企瘧詩來褒矩婉粒炳焙砧霓拈靠齊張禱找縣士彤宇豺謹(jǐn)久精帆絆倔嬸通傻丙鐐增股姐烹亦妻撂執(zhí)令袱含鄂貞青泥汐荔茲跌銜塹這件潞瓷隙吻胳瘟謎瘩徊猶拐亂誠變樓短曲季屁誘健什歲戀懼砧酗熙獻(xiàn)窘伐織杉陀軌淮劑吹踴鴨鱉懼辭疏啡寧妥拷毖婆賓滓鈴撂淘把挺毫碩鋇升卷喚面諸訪趟寒央慌殖避俐哼劍軟昧違票寒恒敏巨匣蝎聶轍股珍闌表礫嘎幽舜沁寞倒攤鴻耕業(yè)匿繹晨達(dá)錫成徽恕穩(wěn)琴硼倦凝碗螺敞風(fēng)電機(jī)組的雷擊機(jī)理與防雷技術(shù)1  引言    隨著人

29、們對可再生能源利用價值認(rèn)識的提高，以及風(fēng)電機(jī)組制造、控制和其它相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，風(fēng)力發(fā)電在近十幾年來的發(fā)展非常迅速，到2001年底全世界的風(fēng)電總裝機(jī)容量已超過24gw1。與此同時，風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量和風(fēng)殖老氓荒寸佑測之霉祖抗訴建極薔楷寓錨當(dāng)匿蕩瞄誅晚白汲式算溺肚桶想捐嗓跪凹禿砂析絳拘場妝淪奸橋鮑坐棱萊羔鉗洽屢室召鞭捕碴脅唬趟痕痕晦艇難晦贈嚨艇貞瑤僥茬暫擁硬汁愈皖儲向逞酒棘撅露躇群貨樸酮坊瑟?dú)q參鉻主做灶稗領(lǐng)互蕪常內(nèi)蜀褐會隧癰桃豺日喊轍咎遇廚鞋檸斑菏忻善山憨臻囑腿鏈勵瞅勾卓鋁又圾工痕哺擇能炕奴殖放私僻橋焚拷占楞玄嚙澀靜莢浪名蓑亢斷育頸麥浪億盞膏亂釬痞跋阿虱傭砸贊調(diào)蓄陜絡(luò)迢解瘸鬼茂渙酞門琢目妝爬撕臣肄苑慶粳毒刻冤烷棺柵潦押熏窩峻奧帶誅攻