风电机组的防雷和防雷标准

　　4 叶片及部件的雷击试验
　　新标准规定，新型叶片防雷系统开发时，应当检查其设计是否具有转移雷电的能力。测试时使用的叶片标本，包括尖叶和可以足够代表完整性的防雷设计的尖叶内侧以及导流线系统、连接部件和设计的其他防雷部件。试验包括高压拦截试验和大电流实体损坏试验。
　　测试规范包括测试目的、每项测试详细指导、试品选择、测试波形、测量和数据记录、数据解释、试验步骤等。
　　4.1 高压拦截试验
　　高压拦截试验用来确定跨越非导电材料如风电机组叶片和机舱的特定雷击点和击穿路径。因为在测试时流过的电流仅仅代表低峰值的雷电先导电流，而不是更加剧烈的雷击电流，拦截试验的目的仅仅是找到可能发生雷击的路径。这些试验对试品造成的损害和电流试验相比是微弱的。

图6 叶片高压击穿路径试验（样品应在表示先导不同的接近方向的几个位置进行试验）

图7 高压搜索通路测试

　　大电流实体损坏测试用来评估雷电流的实际损坏。新标准提供的试验方法适用于完整的叶尖设计和导流线，如连接部件等的一部分。
　　高压拦截试验专门测试风电机组叶片，也可以用来测试用玻璃纤维或其他非导电材料制造的机舱。该测试还可用来确定：
——先导拦截点和闪络或叶片和其他非导电材料穿透路径
的位置
——优化防护装置（接闪器）的位置
——沿或通过绝缘表面闪络或穿透路径
——防护设备的性能
　　新标准共安排了三个高压拦截试验，分别适用于叶片设计、开发、评估外表面积和导流带的开发试验。每次测试的安排都是为了得到电的活动现象，如在雷击叶片前，测试样本（不是在外电极）出现电晕、流光和先导。
　　图6 是高压发生器、试品、外电极的安排示意之一，三个高压拦截试验用的是同一高压雷击发生器，不同的只是试品的安排不同。
　　采用的高压试验波形应当是双指数开关型冲击电压，波头上升时间为50μs~250μs，持续时间超过2000μs。选择这一波形的原因是，这一波形最能代表构筑物接受先导时的电场近场。
　　图6 的试验是最理想的试验，因为它总是可以安排较大尺寸的外电极（例如实验室地板的导电表面）使叶片试验样品周围有更真实的电场环境。
　　新标准还定义了高压搜索通路测试（swept channel test），在叶片旋转时，叶片表面暴露在先导下的时候，在首次雷击到达前，先导可能沿叶片面“搜索”一个短的路径。该测试用图7 描述，它可以用来评估：
——非导电（即电介质）复合材料表面可能的穿透位置
——非导电材料表面闪络路径
——实施防雷的防护设备（如导雷线）性能

图8 绝缘材料制成的叶片大电流试验