4.4 碳纤维叶片的防雷
碳纤维叶片的防护涉及一些不同的、更复杂的挑战,因为碳纤维与玻璃纤维相反,它是导体。玻璃纤维叶片的损坏常常发生在前缘和后缘,然而对无防护的碳纤维叶片来说,损坏却常常发生在梁帽,因为这里是导电碳所在位置。
碳纤维叶片的防雷常采用接闪带。早期一种常用的方法是把一层金属网与碳纤维层接触套埋在叶片的胶层下面。
然而击中这层网的闪电电流会引起表壳破坏,必须检查和修理,如图8 所示。
该接闪带属于飞机雷达天线整流罩接闪带-多节式,而非连续式。一系列薄的导电元件,布放在电阻材料上,控制间隙拉紧成薄的复合带,粘在要保护的表面上多节式接闪器并不提供传导闪电电流的金属通道,而是提供很多当出现高压电场时会电离的小气隙。
5 检测与验证
叶片接收器和引下线截收并传导雷电流能力可通过以下方法之一进行验证:
(1)叶片雷击防护系统的性能检验和测试应按IEC61400-24 附录D 给出的高压雷击接闪试验和大电流试验方法。应在具有资质的试验单位,按规定的试验设备、试品、要求的试验布置和试验程序进行试验。叶片应在预期接闪位置接闪,叶片表面无破坏、无沿面闪络,未发生击破叶片表面至内部,叶片层叠结构为破坏。试验合格判据的细节可由厂商和试验单位协商确定。
(2)能够证明其与已验证合格的叶片类型(设计)是相似的,或者与有文件可显示其有成功防雷经验的叶片类型是相似的。
(3)使用已与有成功试验结果或者有成功服务经验的叶片保护设计比较后确认可靠的分析软件进行验证。[5]
参考文献
[1] 苏帮礼,崔秉球,苏宇燕,等. 雷电与避雷工程[M]. 中山: 中山大学出版社,1996.
[2] 张小青,风电机组防雷与接地[M]. 北京: 中国电力出版社,2009.
[3] 信息产业部.YD5098 - 2005 通信局( 站) 防雷接地设计规范[S]. 北京:北京邮电大学出版社,2006.
[4] Shinji Arinaga ,Kosuke Inoue, and Takatoshi Matsushita Mitsubishi HeavyIndustries,Ltd., 5-717-1, Experimental Study for Wind Turbine BladsLightning Protection Fukahori-machi Nagasaki,851-0392 Japan,2006
[5] IEC 61400-24-2010 Wind turbine generator systems-Part 24:Lightningprotection[S].
[6] IEC 62305-1-2006: Lightning Protection-General Principles[S]
[7] IEC 62305-3-2006: Protection against lightning-Part 3:Physical damage tostructures and life hazard[S]
[8] 德国船级社.Guideline for the Certification of Wind Turbines Brooktrokai18,20457[M]. Germany, 2010
作者简介
黄金鹏(1981- ) ,男,毕业于鞍山科技大学,电气工程与自动化专业,本科。从事8 年防雷相关的工作,2006 年获得由辽宁气象中心颁发防雷工程师资格证。现就职于金风科技股份有限公司,任职研发单元防雷技术工程师,主要从事风电机组的整机防雷研究。