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風力發(fā)電機組的綜合防雷

2014-02-27 來源：《風能產(chǎn)業(yè)》 瀏覽數(shù)：1801

風電機組都設(shè)置在風力強大的海岸、丘陵、山脊等地區(qū)，而這些地區(qū)正是雷電多發(fā)區(qū)。風電機組往往又處在高于周圍地區(qū)的制高點，遠離其它高大物體，因此它更易遭受雷擊，同時葉片和機艙處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，這樣使風電機組的防雷和其它建筑物的防雷相比變得更加 困難。本文從風力發(fā)電機組的實際情況出發(fā)，結(jié)合風場的雷暴環(huán)境，給出了風電機組的綜合防雷措施。重點介紹了直擊雷防護、控制系統(tǒng)防雷以及等電位連接，同時對如何進行葉片雷擊的監(jiān)測和預(yù)防做了簡單介紹。

 　1. 雷擊對風電機組的危害
　　風電機組都設(shè)置在風力強大的海岸、丘陵、山脊等地區(qū)，而這些地區(qū)正是雷電多發(fā)區(qū)。風電機組往往又處在高于周圍地區(qū)的制高點，遠離其它高大物體，因此更易遭受雷擊。
　　而風電機組由于其自身的特殊性，也出現(xiàn)了其它建筑物不曾有的防雷難點：
　　·某些風電機組是高度超過120m 的高大構(gòu)筑物；
　　·某些風電機組常常布置在非常容易受到雷擊的場地；
　　·風電機組的許多暴露部件，如葉片和機艙蓋往往由不能承受直擊雷或傳導(dǎo)直擊雷電流的復(fù)合材料制成；
　　·葉片是旋轉(zhuǎn)的（不利導(dǎo)流）；
　　·風電場中的風電機組往往位于接地條件不好的區(qū)域。
　　·正是以上的種種因素，造成風電機組雷擊非常嚴重，下面是 GB/Z25427-2010 中一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)：
　　·北歐國家的風力發(fā)電機組，每100臺/年遭受了4-8次雷擊事故。
　　·在德國的較低的山區(qū)安裝的風力發(fā)電機，出現(xiàn)每 100 臺 / 年遭受高達 14 次雷擊事故。
　　·在所有的雷擊事故中葉片損壞的占 7 % -1 0%。
　　·在所有的雷擊事故中控制系統(tǒng)損壞的占 43%- 51 %。
　　·在所有的雷擊事故中電源系統(tǒng)損壞的占 20%- 32 %。
　　·與發(fā)電機的平均其他故障相比較， 雷擊故障造成 40% 以上電力損失及 20% 以上的停機時間。
　　我國沿海和山地地區(qū)地形復(fù)雜，雷暴日分布復(fù)雜，雷擊導(dǎo)致風電機組的故障和損失應(yīng)該不會少于北歐等國家的情況。
2. 綜合防雷措施
　　防雷問題一直都是風電業(yè)界關(guān)注的問題，風電機組廠商、風電場業(yè)主也采取了很多的防雷措施、加裝了大量的防雷設(shè)備。但是，在很多情況下卻沒有達到預(yù)期的效果，從分析風電機組遭受雷擊事故呈現(xiàn)出來的現(xiàn)象來看，原因多種多樣，其中很多事故都是可以通過采取合理的防雷措施來避免或減少。
　　我國地域遼闊，各風電場所處的地理位置不同，風電機組所處的雷電環(huán)境也千差萬別；即使是在同一個風電場，安裝在不同位置的風電機組遭受雷擊的概率也不盡相同，有的風電場甚至出現(xiàn)雷擊現(xiàn)象集中在幾臺風電機組上。
　　在實際的設(shè)計施工中，往往是同一個防雷設(shè)計方案應(yīng)用到不同雷電環(huán)境下的風電機組防雷上由于沒有根據(jù)風電機組的實際情況選擇合適的電涌保護器，沒有達到預(yù)期的電涌防護效果。
　　因此風電機組的雷電防護必須結(jié)合風電機組的特點、風電場的實際情況進行全面的考慮，本著綜合治理、整體防御、多重保護、層層設(shè)防的思想，按照防直擊雷、防雷電電磁脈沖的方法設(shè)計一個綜合的防雷系統(tǒng)工程，減少直擊雷、感應(yīng)雷對風電機組的雷電損害。
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