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风力发电如何摆脱雷击
发布时间:2014.03.14 新闻来源:西安亚安防雷科技易发彩官方网站 浏览次数:
据最新的《2010中国风电发展报告》显示,截止2009年底,中国风电累计装机量达到2580万千瓦,跃居全球第二。2009年新增装机1380万千瓦,成为世界新增风电装机容量世界第一的国家。随着风机装机总量的不断提高,影响风机运行的各种因素也逐步的得到了行业的普遍关注,而作为一种影响和破坏力巨大的自然灾害首先被业内所关注。为了探究机组如何摆脱困扰及风电行业未来的技术如何发展,我们对《风能世界》杂志特约顾问、高级EMC工程师庄严进行了专访。

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天乐:灾害是世界公认的最严重十大自然灾害之一,对风力发电机组的破坏有多大?风能领域中问题越来越受重视,很多风电公司为此特设风电防雷部,与此同时,风能设备上的防雷,从技术层面上,到底应该怎么防?

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庄严:众所周知,雷电作为一种正常的大气放电现象是防不住的,我的工作是降低机组在接闪后所产生的损失,提高机组的抗性能。所以从这个角度说,我做的并不是防雷,而是防损,是研究怎样降低雷击造成的损失。


其次,雷电对机组的影响应该分为两个方面;直接损失和间接损失。直接损失是指在机组接闪后造成的设备损坏,包括:叶片、电控设备的损坏;间接损失是指有雷击而造成的停机时间和维修成本。由于雷击在风场的运行隐患中属于无特定条件的隐患,往往只能在雷击后才能够采取补救措施,而雷击一般造成的后果所产生的维护成本都比较高,所以近年来得到了整机厂、叶片厂和业主的重视。


最后,回答你的第一个问题。雷电对风机的影响究竟有多大我不好说,但有组数据可以说明问题:据德国相关部门的统计数据,每百台机组的雷击数量约在10%左右,国内某风场叶片因雷击的损坏率是5.56%;按雷击后需要对叶片进行更换的成本计算,更换一台机组叶片的吊装费用约100万元人民币,叶片的成本约30-40万元,把全部费用综合起来,更换一台机组中的一个叶片的直接费用约在150万元。而更换所需要的停机时间最少在72小时以上,这还不算有雷击后当时及事故调查所需要的停机时间;平均计算怎么也要100小时,这些损失也是庞大的。我想这也是为什么雷击问题会得到多方面重视的原因。


天乐:目前,风机在雷击的问题上受哪些方面影响较大,或者存在那些问题呢?


庄严:行业中雷电的了解程度应该说不是很高,虽然都很重视但由于没有专门的研发团队,所以对机组的抗雷击性能的提高或者说机组的防雷水平不是很高。


首先,机组叶片的有效接闪率较低是影响机组受雷击损失较大的因素。很多人不了解什么叫有效接闪率:有效接闪率是指叶片在接闪时雷电点是否在叶片的接闪器上,如果在接闪器上接闪,就叫有效接闪;如果雷击点不在接闪器上,而在叶片的其他部位,就叫做无效接闪。我是第一个在风电行业中提出提高机组的有效接闪率的概念的人,在此之前行业中还没有人提出过这种观点。造成目前机组有效接闪率较低的原因是叶片生产厂家对叶片的布置没有专门的研究,只是了解接闪器应该放在叶片的最高点,如果说到原理,采用的还是尖端放电的原理。而风力发电机组的叶片的接闪器实质上动态的,不同机组的叶片在的额定风速下的转速是不一样的,接闪器从水平0°运行到360°所形成轨迹的速度及在形成闪电通道时所在垂直270°上产生的位移长度不同,所以不是随便安装一组接闪器就能满足要求的。


如果能够提高机组的有效接闪率,那么最直观的效果就是降低了叶片因雷击的损坏率。


第二,地电位反击已经成为机组受雷击影响比重较大的因素
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机组接地电阻的大小直接影响机组在接闪后是否会造成地电位反击的重要参数。同样是遭雷击,接地电阻低的机组电控系统没有任何损坏;而接地电阻高的机组,大多造成电控设备的损坏。还有一些防雷公司将风场接地全部联合起来形成大地网,而实际情况确却是,当这个大地网上的某一机组遭雷击后,相邻机组由于接地电阻不同而受到地电位反击,此类事故在很多采用多机联合的风场中非常常见。

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