【畢業(yè)論文】風力渦輪發(fā)電機雷擊風險評估方法和解決方案(編輯修改稿)
2025-06-13 23:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 測風設(shè)備的傳感器保護 測風設(shè)備的傳感器可以用避雷針保護。為了 防止雷擊時產(chǎn)生繞擊和側(cè)擊，加裝屏蔽型的避雷 環(huán) 給予保護 [6]。如圖 因此位于 LPZ0 區(qū)的部件，可以采用避 雷針、避雷帶相結(jié)合的方式進行保護 ，并將避雷針與避雷帶連為一體 。 引下線 雷電流的引下是一個復雜的過程， 為了減少和避免雷電流經(jīng)過的地方對機艙內(nèi)設(shè)備造成干擾和損壞， 引下線越短越好，經(jīng)過的途徑要少越好 。傳統(tǒng)的引下線方式是葉尖 —— 葉片 —專業(yè)好文檔 — 輪轂 —— 發(fā)電機的碳刷 ， 因此 發(fā)生雷擊時，碳刷等部件極易損壞。為了改進傳統(tǒng)的引流方法，利用放電間隙的原理，我們可以在機艙的下端安裝一個橫向齒輪，在葉片的根部安裝一個縱向齒輪， 兩個齒輪與塔架絕緣， 這樣無論輪轂怎樣旋轉(zhuǎn)，兩個齒輪之間都會有一個間隙，這類似于最初用在變電站的空氣間 隙型避雷器，一端連著接閃器，一端連著接地體。這樣，在發(fā)電葉片接閃雷電流時，雷電流就沿圖 6 的路徑入地，從而有效地避免了雷電流通過其它途徑 接閃器在接閃電流以后可以沿著下列途徑泄放入地，該方法是 利用放電間隙的原理 ， 如圖 6。 引下線在經(jīng)過齒輪 2 時，也應該與塔筒用絕緣子與 塔架進行隔離。為了將雷電流盡快泄放入地，同時減小雷電流在經(jīng)過引下線是產(chǎn)生的電場對塔架內(nèi)電子信息設(shè)備造成損壞，采用三根引下線同時引下，每個葉片對應一根引下線。引下線的截面積與接閃器一樣。 引下線在其整個長度范圍內(nèi)，應至少具有如下截面積 [8]，當用圓做鋼避 雷針、避雷帶時，其截面積不小于 78mm2；用銅或鋁合金時，截面積不小于 50mm2。 接地系統(tǒng) 從防雷觀點出發(fā)，風力發(fā)電機組宜設(shè)一共用接地體 ，即避雷針與塔架共用接地系統(tǒng) 。接地體的布置一般可采用基礎(chǔ)接地體或人工環(huán)形接地體。 其包圍的面積的平均半徑應不小于6m[8]。 為了防止地電位反擊，引下線與接地裝置連接時，應連接到接地裝置的邊緣部分，形成共地不共線， 接地系統(tǒng)的工頻接地電阻應小于 4Ω，在土壤電阻率很大的地方可放寬到 10Ω以下 [8] 根據(jù) IEC TR 6140024 要求，對于Ⅰ級防護等級來說，除了上述 的直擊雷措施外，還應采取附加的保護措施 —— 減小跨步電壓、接觸電壓的措施和減小感應電壓對設(shè)備損壞的措施，即要做好等電位措施。塔架、所有金屬設(shè)備，如開關(guān)柜、電動機、發(fā)電機，應連接到局部等電位連接帶。同時應將金屬設(shè)備的等電位接地與電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、信號系統(tǒng)避雷器的接地端子分開，整個接地系統(tǒng)始終采用共地不共線的原則，避免各接地端子上因高電位產(chǎn)生反擊、火花放電等現(xiàn)象。 三、結(jié)論 本文通過對風力渦輪發(fā)電機 的 雷擊風險評估，得出直擊雷 的 防護等級，為 風力渦輪發(fā)電機 直擊雷 保護措施提供了科學的依據(jù)；同時， 根據(jù)空氣間隙型避雷器的 工作原理和防雷 理論中共地不共線的 原則 ，提出了一種新的直擊雷保護思路 ， 對傳統(tǒng)的直擊雷保護措施 進行 了改進， 而這種思 路 可以應用到其它 位于空曠地帶高聳獨立構(gòu)筑物 的直擊雷保護中。 參考文獻 [1] DIN V ENV 610241(VDE V 0185 第 100 部分 ) [S] [2] IEC 6102411 [S] 專業(yè)好文檔 [3] 2021 年 6 月雷電災害和閃電特征分析 ， 中國氣象科學研究院決策氣象服務專報 [R] [4] IEC TR 6140024 Wind turbine generator systems –Part 24:Lightning protection, First edition 202107 [S] [5] IEC 623052 Protection Against Lightning Part 2:Risk management [S] [6] An application of an integrated lightning protection system for wind turbines Pastromas S., Pyrgioti E. and Agoris D. [7] GB5005794 (2021 版 )《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》 [S] 中國計劃出版社 [8] 風力發(fā)電機組規(guī)范 2021[s] 中國船級社 Wind turbine lightning risk assessment methods and solutions (LUO Jiajun Tianjin Lightning protection Technology Center, TianJin 300074) (ZHANG Xiaoshi FengShun Bureau of Meteorology, Guangdong 514300) Abstract: This paper discusses the wind turbine lightning risk assessment methods, through the method we get the lightning protection system levels for the wind turbine. Based on the level of protection level, put forward the protection solution of direct lightning flash which used the theory of traditional air gap arrester and the principle of mon earthing system but noncollinear, and bring forward new train of thought for the protection of wind turbine Keywords: Risk assessment； Improving methods； Protection measures。 附 作者簡介 附 作者
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