風力發電機的雷電繞擊分析與防護

周嬋媛

（湖南科技大學，湖南 湘潭411100）

風力發電機的雷電繞擊分析與防護

周嬋媛

（湖南科技大學，湖南 湘潭411100）

通過引雷空間法中的吸引半徑理論討論風機繞擊現象，計算最大屏蔽失效概率和繞擊概率。利用ATP-EMTP搭建風機葉片、塔筒和接地體模型，分析在機艙和塔筒間增設引下線對雷電流分流的效果。分析結果表明：風機最大屏蔽失效電流和繞擊概率隨著葉片旋轉角度的增大而增加；葉尖接閃器并不能實現對機艙的完全防護，需要在機艙尾部安裝接閃桿；增設引下線能夠提供一條良好的雷電流泄流通道。需要采取相應措施防止機艙接閃桿對風速儀、導航燈等設備的雷電反擊危害。

風力發電機；雷電；繞擊；接閃桿；引下線

0 引言

為了解決經濟發展過程中的能源需求問題，各國都在大力發展清潔能源，其中風電的發展尤其引人注目。到2014年底，全球累計風電裝機容量369.60 GW，全球風電進入高水平發展時期[1]。由于風機通常安裝在山區或沿海地帶，惡劣的自然環境使得其受雷電危害較為嚴重[2-3]。

由于葉片處于風電機組最高點，最容易遭受雷擊，且葉片成本占風機總成本比例較高，遭受雷擊后維修費用高昂，因此對風機直擊雷防護研究重點主要集中在葉片[4-5]。IEC規范[6]也對葉片防雷作了詳細論述。但是統計風機雷擊事故發現，雷電可能并未擊中葉尖接閃器，而是繞擊擊中機艙前端和輪轂等外部突出部位，如果泄流通道不暢，就會對機艙內軸承和齒輪箱等部件造成嚴重損壞[7]。……