风机叶片雷击附着区域数值仿真及防护

被引：21

作者：

周歧斌 ^{[1
,2
]}

刘灿祥 ^{[1
]}

程彧 ^{[1
]}

边晓燕 ^{[1
]}

赵洋 ^{[3
]}

机构：

[1] 上海电力学院电气工程学院

[2] 上海市防雷中心

[3] 南京信息工程大学

来源：

高电压技术 | 2017年 / 43卷 / 08期

关键词：

风机叶片; 雷击; 附着区域; 数值仿真; 拦截效果; 接闪器;

D O I：

10.13336/j.1003-6520.hve.20170731040

中图分类号：

TM315 [风力发电机];

学科分类号：

摘要：

风机叶片的雷电防护是风机安全运行的一个重要因素。为了研究风机叶片的雷击附着规律,通过对"云-地"线状雷电先导发展机理的分析,提出了一种基于静电场仿真分析的方法来确定雷击初始附着区域。建立了风机叶片以及下行先导的全尺寸模型,采取有限元法,运用3维电磁场仿真软件分析了雷电先导在风机叶片上的附着特点,优化了接闪器的布置方式,进而分析了叶片接闪器数量、大小对拦截效果的影响,并得出了叶片旋转过程中不同角度的雷击概率特点。研究结果表明:风机叶片叶尖位置雷击概率较高,接闪器布置应尽量靠近叶尖;当单个接闪器横截面积符合IEC 61400-24:2010标准规定的最小值50 mm2时,拦截效果最佳;增大接闪器横截面积及增加接闪器数量对于提高接闪器的拦截效果有限;叶片旋转角α小于45°时,易遭遇雷击,随着叶片旋转角增大,雷击概率逐渐降低,当α等于60°时,雷击概率降至最低。该研究结果可为进一步研究风机遭遇雷电时的电磁辐射特性提供依据。

引用

页码：2739 / 2745

页数：7

共 9 条

[1] 我国电网雷电监测与防护技术现状及发展趋势 [J].

陈家宏 ;

赵淳 ;

谷山强 ;

向念文 ;

王宇 ;

雷梦飞 .

高电压技术, 2016, 42 (11) :3361-3375

[2] 风电场电缆集电系统雷电暂态数值计算 [J].

李显强 ;

王建国 ;

王宇 ;

樊亚东 ;

张宝全 ;

周蜜 .

高电压技术, 2015, 41 (05) :1566-1573

[3] 基于先导放电理论的雷击上行先导起始研究 [J].

师伟 ;

李庆民 .

中国电机工程学报, 2014, 34 (15) :2470-2477

[4] 雷击风机时叶片和塔筒对接地装置冲击接地特性的影响 [J].

张波 ;

薛惠中 ;

张宝全 ;

宗驰 ;

范子超 .

高电压技术, 2012, 38 (10) :2675-2682

[5] 基于长间隙放电研究雷电屏蔽问题的进展 [J].

陈维江 ;

贺恒鑫 ;

钱冠军 ;

陈家宏 ;

何俊佳 ;

谷山强 ;

谢施君 ;

向念文 .

中国电机工程学报, 2012, 32 (10) :13+1-12

[6] 风力发电机叶片的雷击损伤与雷电保护 [J].

洪华芳 ;

周歧斌 ;

边晓燕 .

华东电力, 2009, 37 (10) :1778-1781

[7] 考虑参数频变特性的风机塔体雷电暂态计算 [J].

王晓辉 ;

张小青 .

高电压技术, 2009, 35 (06) :1344-1349

[8]

Impact of wind turbine blade rotation on the lightning strike incidence – A theoretical and experimental study using a reduced-size model[J] . Energy . 2012 (1)

[9]

Experimental research on the influence of wind turbine blade rotation on the characteristics of atmospheric discharges .2 Radicevic B.M,Savic M.S. IEEE Transactions on Energy Conversion . 2011

← 1 →