防雷器解讀雷電對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響。
1、空中的塵埃、 冰晶等物質(zhì)在大氣運(yùn)動(dòng)中劇烈摩擦生電以及云塊切割磁力線，在云層上下層分別形成了帶正負(fù)電荷的帶電中心， 運(yùn)動(dòng)過程中當(dāng)異性帶電中心之間的空氣被其強(qiáng)大的電場擊穿時(shí)， 就形成放電。 對(duì)風(fēng)電場運(yùn)行帶來危害的主要是云地放電， 帶負(fù)電荷的云層向下靠近地面時(shí)， 地面的凸出物、 金屬等會(huì)被感應(yīng)出正電荷， 隨著電場的逐步增強(qiáng)， 雷云向下形成下行先導(dǎo)， 地面的物體形成向上閃流， 云和大地之間的電位差達(dá)到一定程度（2 5 —3 0 k V/ c m） 時(shí)， 即發(fā)生猛烈對(duì)地放電。
2 雷電的主要特點(diǎn)
2 . 1 、 沖擊電流大： 其電流高達(dá)幾萬- 幾十萬安培；
2 . 2 、 時(shí)間短： 雷擊分為三個(gè)階段， 即先導(dǎo)放電、 主放電、 余光放電， 整個(gè)過程一般不會(huì)超過 6 0 微秒；
2 . 3 、 雷電流變化梯度大： 雷電流變化梯度大， 有的可達(dá) 1 0 千安/ 微秒；
2 . 4 、 沖擊電壓高 強(qiáng)大的電流產(chǎn)生的交變磁場， 其感應(yīng)電壓可高達(dá)上億伏。 通常雷擊有三種形式， 直擊雷、 感應(yīng)雷、 球形雷。
3 雷電的破壞
設(shè)備遭雷擊受損通常有四種情況， 一是直接遭受雷擊而損壞； 二是雷電脈沖沿著與設(shè)備相連的信號(hào)線、 電源線或其他金屬管線侵入使設(shè)備受損； 三是設(shè)備接地體在雷擊時(shí)產(chǎn)生瞬間高電位形成地電位“反擊” 而損壞； 四是設(shè)備安裝的方法或安裝位置不當(dāng)， 受雷電在空間分布的電場、 磁場影響而損壞。
由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片高度較高， 葉片成了最易受直接雷擊的部件（如圖一）， 其他部件遭感應(yīng)雷和球形雷破壞的風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增加( 如圖二) 。 葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最昂貴的部件之一， 大部分雷擊事故只損壞葉片的葉尖部分， 少量的毀損壞整個(gè)葉片。 雷擊造成葉片損壞主要有兩個(gè)方面： 一方面是雷電擊中葉尖后，釋放大量能量， 強(qiáng)大的雷電流使葉尖結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度急驟升高， 水分受熱汽化膨脹， 從而產(chǎn)生很大的機(jī)械力， 造成葉尖結(jié)構(gòu)爆裂破壞， 嚴(yán)重時(shí)使整個(gè)葉片開裂。
圖 1 雷電對(duì)葉片的破壞 圖 2 雷電對(duì)通訊元件的破壞 另一方面雷擊造成的巨大聲波， 對(duì)葉片結(jié)構(gòu)造成沖擊破壞。 還有一點(diǎn)值得關(guān)注的是雷擊一般是擊中葉片上翼面。 有關(guān)變電站和輸電線路的防雷技術(shù)已經(jīng)比較成熟， 在此略過。 本文在此主
要探討風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷問題。 經(jīng)過對(duì)雷擊特點(diǎn)的研究分析， 提出以下幾點(diǎn)經(jīng)濟(jì)可靠的綜合性防雷措施：
4. 1 利用新材料防雷電
針對(duì)雷電對(duì)設(shè)備的破壞特性， 試驗(yàn)證明降低被擊物體結(jié)構(gòu)內(nèi)部阻抗， 對(duì)地形成通路就可以免遭雷擊破壞。 根據(jù)這一特性， 在葉片上翼面復(fù)合材料中加入具有良好導(dǎo)電性能和比重輕的碳纖維， 并在葉尖部位裝一個(gè)接閃器， 通過電纜與葉片法蘭連接， 再由輪轂通過塔架內(nèi)的接地線接入地網(wǎng)形成雷電通道( 如果通道中轉(zhuǎn)動(dòng)部分導(dǎo)電性能不能達(dá)到導(dǎo)電要求， 可以加裝導(dǎo)電滑環(huán)解決) 。 當(dāng)雷電擊中葉片時(shí)，強(qiáng)大的雷電流通過雷電通道瀉入大地， 達(dá)到避雷效果， 而不致使對(duì)葉片及其他設(shè)備造成損壞。 這樣實(shí)際上葉片成了引雷針， 將周圍的雷電引來并提前放電， 因此應(yīng)特別注意雷電通道阻抗要非常小， 連接導(dǎo)線要有足夠?qū)щ娊孛婕傲己玫膶?dǎo)電性， 接地網(wǎng)一定要保證盡量小的阻抗值。
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