风机叶片雷击上行先导的起始物理机制与临界长度判据

被引：34

作者：

马宇飞 ^{[1
]}

张黎 ^{[2
]}

闫江燕 ^{[1
]}

郭子炘 ^{[1
]}

李庆民 ^{[1
]}

方致阳 ^{[3
]}

Siew WH ^{[4
]}

机构：

[1] 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

[2] 山东大学电气工程学院

[3] 中材科技风电叶片股份有限公司

[4] University of

来源：

中国电机工程学报 | 2016年 / 36卷 / 21期

关键词：

风机叶片; 有限元; 上行先导起始; 临界长度判据; 电荷分布; 空间电位;

D O I：

10.13334/j.0258-8013.pcsee.152350

中图分类号：

TM863 [大气过电压及其防护];

学科分类号：

摘要：

作为风机叶片防雷研究过程中的关键物理问题,关于叶片上行先导起始机制及其判据的研究尚待深入。该文利用线电荷和头部点电荷的等效模型模拟雷电下行先导电荷分布,考虑到叶片附近空间电荷的运动、扩散与中和现象,计算了叶片表面电荷密度曲线,发现正电荷集中分布在叶片尖端。利用有限元仿真软件COMSOL计算发现,在雷电下行先导通道内电荷与叶片表面电荷的共同影响下,叶片尖端附近电位发生明显的畸变。基于叶片上行先导发展过程的简化模型,提出了临界长度判据:在叶片尖端上部存在空间背景电势大于流注区域电势的区域,当该区域长度大于临界长度时,稳定连续的上行先导起始。雷电参数(雷电流幅值,下行先导侧面距离等)和风机叶片参数(叶片长度,接闪器半径等)对临界长度无影响;临界长度随空气相对密度、湿度的增加而减小,随海拔的增加而增大。仿真结果与长间隙放电观测数据相符合,验证了该判据的有效性。

引用

页码：5975 / 5982+6042 +6042

页数：9

共 15 条

[1]

闪电先导三维自持发展模式及应用.[D].李丹.中国气象科学研究院.2013, 08

[2]

工程电磁场原理.[M].倪光正; 主编.高等教育出版社.2009,

[3] 海上风电场雷击演化物理机制的研究综述 [J].

郭子炘 ;

李庆民 ;

闫江燕 ;

马宇飞 ;

SiewWah Hoon .

电气工程学报, 2015, 10 (05) :10-19

[4] 雷云电场作用下长地线表面正极性辉光电晕放电的仿真研究 [J].

司马文霞 ;

范硕超 ;

杨庆 ;

王琦 .

物理学报, 2015, 64 (10) :158-166

[5] 国际防雷研究进展及前沿述评 [J].

曾嵘 ;

周旋 ;

王泽众 ;

庄池杰 ;

余占清 ;

何金良 .

高电压技术, 2015, 41 (01) :1-13

[6] 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

[7] 风机叶片雷电易击点模型试验技术研究分析 [J].

江安烽 ;

任晓明 ;

孙伟 ;

陈坚 ;

傅正财 .

华东电力, 2013, 41 (12) :2550-2555

[8] 避雷针迎面先导发展物理过程仿真研究 [J].

谢施君 ;

何俊佳 ;

陈维江 ;

陈家宏 ;

贺恒鑫 ;

谷山强 ;

钱冠军 ;

向念文 .

中国电机工程学报, 2012, 32 (10) :6+32-40

[9] 正极性上行先导特性的模拟试验方法 [J].

陈维江 ;

陈家宏 ;

谢施君 ;

贺恒鑫 ;

何俊佳 ;

谷山强 ;

向念文 ;

钱冠军 .

中国电机工程学报, 2012, 32 (10) :5+22-31

[10] 一次多回击自然闪电的高速摄像观测 [J].

李俊 ;

张义军 ;

吕伟涛 ;

董万胜 ;

陈绍东 ;

李斌 .

应用气象学报, 2008, (04) :401-411

← 1 2 →