姚林玲　崔婷茹　楊瑜

摘 要：風能作為一種新型的能源，它既不污染環(huán)境又可以實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展，因此，對風能的研究與運用具有重要價值，一方面擴大能源供應(yīng)的途徑；另一方面對環(huán)境保護也帶來積極意義。但是，在風力發(fā)電機組工作受到雷擊影響，會出現(xiàn)穩(wěn)定性散失的情況，所以，該文主要研究綜合風力發(fā)電機組防雷設(shè)計，同時嚴格按照雷擊的不同程度完成不同風力發(fā)電機組防雷設(shè)計方案的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：風力發(fā)電機組 防雷設(shè)計 分析

中圖分類號：TM351 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）11（c）-0051-02

隨著社會的發(fā)展，世界各國人民渴望更加深入地認識可再生能源的利用價值，人們越來越重視能源問題引發(fā)的環(huán)境問題。在分析風能使用的基礎(chǔ)上我們發(fā)現(xiàn)，風能最為顯著的特征就是潔凈和可再生，所以，人們非常重視該項能源的使用。在實際工作中，不斷發(fā)展著風力發(fā)電機組的制造技術(shù)[1]。發(fā)展到2011年，統(tǒng)計得到我國風力發(fā)電機組裝機容量已經(jīng)位居世界第一，達到44 733.29 MW。一般情況下，風力發(fā)電機組高度會設(shè)置在100 m以上，其中還有很多設(shè)置在高原地區(qū)以及沿海地區(qū)，這部分地區(qū)存在十分頻繁的雷雨天氣，所以，在實際工作中，進一步完善風力發(fā)電機組的防雷水平具有非常顯著的現(xiàn)實意義。

1 風力發(fā)電機組的防雷設(shè)計方法

風力機組內(nèi)部結(jié)構(gòu)防雷關(guān)鍵部位簡圖如圖1所示。

1.1 一般性的防雷設(shè)計分析

在雷擊過程中為了使發(fā)電機組的安全性得到基礎(chǔ)保障，其中最為必備的條件就是做好接地工作。一般情況下，會在土地面積很大的地區(qū)分布風力發(fā)電機，因為存在較高的土地電阻率，所以，在實際工作中，完成防雷設(shè)計的時候需要接地部分按照實際需要完成設(shè)置，不可以按照常規(guī)電氣設(shè)備接地方式完成設(shè)置。在分析相關(guān)文獻研究之后得到，風力發(fā)電機組的不同會對接地電阻提出不同的標準，其中2Q、4n、10Q幾種類型是使用最多的，因為施工成本會跟電阻兩者之間存在明顯的聯(lián)系，也就是說電阻越小，那么施工成本越高，電阻越大，那么施工成本就越大[2]。在建造風力發(fā)電機組之前，首要的工作就是在附近完成小型的接地網(wǎng)的布置，有若干個因為單個接地網(wǎng)所發(fā)揮的作用很難滿足接地電阻對實際工作提出的要求，最為有效的方法就是連接全部的接地網(wǎng)。所以，在實際過程中，可以鋪設(shè)金屬導(dǎo)體于接地網(wǎng)之間，其最為主要的目的就是，在雷擊的過程中，風力發(fā)電機組怎樣最大程度地降低風電場地電位，在上述的基礎(chǔ)上使雷擊對變壓器等危害程度最大程度地降低。

1.2 發(fā)電機的防雷設(shè)計分析

發(fā)電機其主要的構(gòu)成部分為3個壓敏電阻，共模過電壓抑制一般使用壓敏電阻M1與M2完成抑制，M3其主要的作用就是對差模電壓產(chǎn)生抑制作用，但是保護電路這樣設(shè)置的話就會發(fā)揮暫時性的作用，這種保護電路發(fā)揮的抑制作用一般都是一次性的[3]。

1.3 電子系統(tǒng)的防雷設(shè)計分析

風力發(fā)電機等電子系統(tǒng)主要由以下幾個方面構(gòu)成：首先是發(fā)電機；其次是配電變壓器；最后是通訊接口。作用如下：配電變壓器作用為供電作用，想要變壓器的損壞得到最有效的防止，那么就需要從根本上做好變壓器的防雷設(shè)計。最佳的防護措施如下：將高低兩側(cè)裝設(shè)避雷器安裝在變壓器上，在低壓的一側(cè)則需要完成3個氧化鋅避雷器的安裝，在高電壓的一側(cè)則需要完成3個普通閥型避雷器的裝設(shè)[2]。

1.4 機艙的防雷設(shè)計分析

想要做好機艙直擊雷防護，那么首要的工作就是做好葉片的防雷設(shè)計，下面一點就是敘述葉片的防雷設(shè)計。在葉片防雷設(shè)計的基礎(chǔ)上，還需要在機艙尾部完成相關(guān)避雷針的安裝，促使其跟機架緊密連接在一起，這樣一來，防雷效果就可以得到基礎(chǔ)的保證。倘若葉片并沒有按照實際需要完成相應(yīng)防雷措施的設(shè)置，那么就會直接破壞防雷設(shè)備，導(dǎo)致防雷效果受到直接的影響，這樣一來就需要在機艙首尾兩端均完成避雷針的有效安裝。分析實際情況得到，很多機艙均是由金屬造成的，所以需要在實際工作中，有效地連接機艙、低速軸承以及發(fā)電機的基座，這樣一來促使防雷效果得到基礎(chǔ)的保證。所以需要從根本上做好相應(yīng)的機艙防雷設(shè)計，不同高的避雷針需要按照傳感器的高度來完成安裝。

1.5 葉片的防雷設(shè)計分析

在雷擊情況下，發(fā)電機組如果受到雷擊，那么這部分電流就會釋放出非常巨大的能量，這些能量會導(dǎo)致葉片結(jié)構(gòu)溫度呈現(xiàn)一個逐漸上升的趨勢，導(dǎo)致強大的電磁力產(chǎn)生，葉片變形，還會進一步熔化。對于風力發(fā)電機組葉片來說，一般情況下，大多數(shù)葉片會按照玻璃剛增強塑料結(jié)構(gòu)設(shè)置，或者是按照GRP-木結(jié)構(gòu)設(shè)置，其并沒有在內(nèi)部完成導(dǎo)電體的設(shè)置。這樣一來，在遭受雷擊的前提下，結(jié)構(gòu)葉片就會需要承受毀滅性破壞。所以需要重點關(guān)注葉片的防雷設(shè)計工作，在上述的基礎(chǔ)上使葉片受損概率進一步降低。分析相關(guān)研究文獻得到，在受到雷擊的時候，破壞是否存在跟葉片形式兩者之間存在非常緊密的聯(lián)系。在效果方面，不管是木頭的葉片上還是玻璃纖維的葉片上其發(fā)揮的效果差不多。在上述的基礎(chǔ)上使用內(nèi)腔導(dǎo)引線完成電流的傳導(dǎo)，在大地上導(dǎo)入電流，完成雷電的約束。在完成實際工程檢驗的基礎(chǔ)上可以使上述結(jié)構(gòu)發(fā)揮的作用得到最好的證明，進而最大程度地發(fā)揮防雷效果，所以，這是有效的設(shè)計方案。

2 結(jié)語

在實際工作中，一次雷擊會帶來非常大的破壞性，所以對其進行維修以及更換會產(chǎn)生非常多的費用。所以相關(guān)人員需要對風力發(fā)電機組防雷設(shè)計給予足夠的重視與關(guān)注，我國使用風力發(fā)電機還不是很久，所以對于防雷這個方面的工作來說經(jīng)驗非常的不足，需要對國外風力發(fā)電機防雷技術(shù)進行不斷的學(xué)習(xí)，積極考察雷電天氣活動特點，進而促使風力發(fā)電機組防雷技術(shù)得到進一步發(fā)展。

參考文獻

[1] 黃金鵬.大功率風力發(fā)電機組葉片的雷擊分析與防雷系統(tǒng)設(shè)計[J].風能，2012，5（22）：80-83.

[2] 王寶歸，曹國榮，唐建平，等.大型風力發(fā)電機組的防雷保護[C]//中國農(nóng)機工業(yè)協(xié)會風能設(shè)備分會2013年度論文集.2013.

[3] 戴啟勝，張舉良，郭飛.風力發(fā)電機組防雷技術(shù)研究與應(yīng)用[J].電氣制造，2013，9（12）：42-45.