文章速递
随着风电整机出质保的比例不断增加，机组、叶片因雷损失的比例也不断扩大。2014年业主统计发下按有200余只叶片损坏，其中因雷损失比例高达80%。造成目前叶片因雷损失比例增高的主要原因是叶片防雷设计基本没有进行雷击设计验证、叶片防雷系统有效接闪率低、接闪器设计冗余不足导致的。本文将对叶片的因雷损失进行分析，并提出一种针对既有叶片的防雷改造方案。叶片防雷是一个近年逐渐被提及的问题，早期对于叶片厂、业主而言很少会提及叶片的防雷问题，主要原因在于装机总量低，因雷导致的叶片损坏比例小。而随着全国装机总量的不断突破，装机密度的不断增加，雷电灾害引起的防雷问题，逐渐得到了业主、叶片厂和行业的重视。早期的叶片主要被国外企业所控制，对于国外企业的叶片防雷系统设计耐受水平较低，并不适用与高雷暴活动区域。主要原因在于：以欧洲为代表的叶片制造企业所处的为主均泉流雷电活动较低的地区，年均雷暴活动密度不足每平方公里5个闪电（地闪），这个数据从德国和丹麦多年雷击统计可以发现，在德国和丹麦多年统计的雷击数据总量不如我国一年发生雷击总量；在这种气候条件背景下，国外的叶片防雷设计一直处于较低的耐受水平。而对于国内，我国多数地区属于强雷暴活动区域，加之装机密度高，单位区域的雷电活动比例远远高于国外，因此，采用较低防雷耐受水平的产品在国内必然会出现水土不服的问题，叶片因雷损坏率高就说明了这个问题。
风电叶片根据其损伤的特点可以分为机械性损伤与电气性损伤两种，而机械性损伤又可以根据损伤程度的不同分为功能性损伤和可修复性损伤；电气性损伤可以分为功能性损伤和可修复性损伤。以下我们进行详细的阐述。首先，机械性损伤是指叶片因雷电接闪造成了叶片表面及结构发生机械性的损坏，如：叶尖炸开、蒙皮开裂、叶片断裂等问题，那么根据损伤的严重程度，严重的叶片炸裂（断裂）就属于功能性损伤是不具有修复性的，而类似于蒙皮开裂、轻度的由于引下线电磁力导致的叶尖开裂则属于可修复性的损伤。械性损伤中还有很大一部分属于可修复的热效应损伤，例如叶片表面的雷击孔、条状蒙皮开裂。假定在雷雨时，叶片表面及人工定位放电装置存在多个上行先导，且人工定位放电装置上的上行先导1与雷云下行先导在第1us时存在导通趋势。在第6us雷云下行先导与上行先导将导通时，由于此时叶片已经发生偏转，人工定位放电装置上的上行先导1也随之发生位移（如图5），此时可能是叶片表面的上行先导2反而处于优势位置，最终叶片表面的上行先导2与雷云下行先导贯通，形成主放电通道，人工定位放电装置反而并未有效接闪如图6的实验室的试验也表明了这种情况发生的可能。
以上我们了解到，叶片的有效接闪率较低的一个重要原因在于叶片表面可以提供接地通道的上行先导数量较少，更多的上行先导是基于叶片表面触发生成的，而叶片接闪器所形成的上行先导不具有绝对优势，因此，造成接闪器所形成的上行先导有效导通率低下，造成叶片的损坏率提高。在国外，我们很成功的将应用于航空领域的雷电分流器引入风电行业。应用于航空领域的雷电分流器组要原理是在飞机表面（玻璃钢结构）形成上行先导，用于引导雷电附着点，将雷电流定向的引至泄放点或接地点。在工程改造方面，雷电导流条具有的简单、低成本的改造方案赢得了用户的亲睐，我们成功的在国内的多个高雷暴活动区的机组上成功安装并运行。雷电导流条的应用在提高叶片的有效接闪率的同时压缩了叶片因雷的损失比例，保障了机组在雷雨季节的安全运行。
往期精彩内容
长按关注
|
01 ｜蒙东中心站服务革命老区风电扶贫项目 |
|
02 ｜美媒：中国风能技术企业进军海外市场 |
|
03 | 流动浸没液冷箱式储能系统通过验证 |
|
04 | 新疆兵团辟谣网传102光伏项目 |
