风电叶片防雷击设计问题

雷击过程
(1)初始电晕放电
(2)初始电晕放电发展出的电流束
(3)接着产生的先导
(4)后发生突跃,以发展成高导电通道,即看见闪电电弧而结束。
雷击损失


风电叶片防雷方案的关键
     使闪电电流从叶片接闪器经过导线快速通常地通过叶片和机舱到达避雷器
     使雷击过电压不是在进入叶片接闪器时放电,而是在避雷器中通过电离消耗掉,后由接地装置引入地下叶片损毁
     据估计,每年有1%~2%的转轮叶片受到雷电袭击。叶片受雷击的损坏中,多数在叶尖是容易被修补的,但少数情况则要更换整个叶片。
     雷击造成叶片损坏的机理是:雷电释放巨大能量,使叶片结构温度急剧升高,分解气体高温膨胀,压力上升造成爆裂破坏。
     一般闪电雷电流为30KA
击中风力机的闪电
     基于滚动球概念建立的改进RSPHERE数值计算程序预测闪电附着
     根据闪电电流强度(以安培测量)预测风机哪一部分将会遭到雷击
叶片接闪器-叶片防雷设计的关键
     叶片接闪器面积有限很难保证接闪器是唯一雷击点
     雷电流-沿面闪络-接闪器(根部)
     雷电流-击穿叶片-引下导体
  I  EC相关标准对接闪器只规定了不同材料的小截面积,对其数量、形状、分布等未作具体规定
接闪器高压试验


无接闪器高压试验


带接闪器高压试验


试验重要结论
  雷电不能不击中接闪器而直接击中叶片表面
  叶尖接闪器更容易吸引雷击
  正极性雷电容易击中叶片表面,负极性雷电容易击中接闪器