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风力发电机组的综合防雷

2014-02-27 来源:《风能产业》 浏览数:1403

风电机组都设置在风力强大的海岸、丘陵、山脊等地区,而这些地区正是雷电多发区。风电机组往往又处在高于周围地区的制高点,远离其它高大物体,因此它更易遭受雷击,同时叶片和机舱处于旋转状态,这样使风电机组的防雷和其它建筑物的防雷相比变得更加 困难。本文从风力发电机组的实际情况出发,结合风场的雷暴环境,给出了风电机组的综合防雷措施。重点介绍了直击雷防护、控制系统防雷以及等电位连接,同时对如何进行叶片雷击的监测和预防做了简单介绍。

  1. 雷击对风电机组的危害
  风电机组都设置在风力强大的海岸、丘陵、山脊等地区,而这些地区正是雷电多发区。风电机组往往又处在高于周围地区的制高点,远离其它高大物体,因此更易遭受雷击。
  而风电机组由于其自身的特殊性,也出现了其它建筑物不曾有的防雷难点:
  ·某些风电机组是高度超过120m 的高大构筑物;
  ·某些风电机组常常布置在非常容易受到雷击的场地;
  ·风电机组的许多暴露部件,如叶片和机舱盖往往由不能承受直击雷或传导直击雷电流的复合材料制成;
  ·叶片是旋转的(不利导流);
  ·风电场中的风电机组往往位于接地条件不好的区域。
  ·正是以上的种种因素,造成风电机组雷击非常严重,下面是 GB/Z25427-2010 中一些统计数据:
  ·北欧国家的风力发电机组,每100台/年遭受了4-8次雷击事故。
  ·在德国的较低的山区安装的风力发电机,出现每 100 台 / 年遭受高达 14 次雷击事故。
  ·在所有的雷击事故中叶片损坏的占 7 % -1 0%。
  ·在所有的雷击事故中控制系统损坏的占 43%- 51 %。
  ·在所有的雷击事故中电源系统损坏的占 20%- 32 %。
  ·与发电机的平均其他故障相比较, 雷击故障造成 40% 以上电力损失及 20% 以上的停机时间。
  我国沿海和山地地区地形复杂,雷暴日分布复杂,雷击导致风电机组的故障和损失应该不会少于北欧等国家的情况。
2. 综合防雷措施
  防雷问题一直都是风电业界关注的问题,风电机组厂商、风电场业主也采取了很多的防雷措施、加装了大量的防雷设备。但是,在很多情况下却没有达到预期的效果,从分析风电机组遭受雷击事故呈现出来的现象来看,原因多种多样,其中很多事故都是可以通过采取合理的防雷措施来避免或减少。
  我国地域辽阔,各风电场所处的地理位置不同,风电机组所处的雷电环境也千差万别;即使是在同一个风电场,安装在不同位置的风电机组遭受雷击的概率也不尽相同,有的风电场甚至出现雷击现象集中在几台风电机组上。
  在实际的设计施工中,往往是同一个防雷设计方案应用到不同雷电环境下的风电机组防雷上由于没有根据风电机组的实际情况选择合适的电涌保护器,没有达到预期的电涌防护效果。
  因此风电机组的雷电防护必须结合风电机组的特点、风电场的实际情况进行全面的考虑,本着综合治理、整体防御、多重保护、层层设防的思想,按照防直击雷、防雷电电磁脉冲的方法设计一个综合的防雷系统工程,减少直击雷、感应雷对风电机组的雷电损害。

【延伸阅读】

阅读上文 >> 风电场主变低压侧接地方式的研究
阅读下文 >> 风力发电机注意事项

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