關(guān)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)幾點(diǎn)思考

岳志鵬 鄧石

摘要：近幾年伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展，因風(fēng)能具有環(huán)保、可再生的優(yōu)勢(shì)，風(fēng)電行業(yè)也處于高速發(fā)展階段。但是結(jié)合實(shí)際來(lái)看，因天氣因素頻發(fā)雷擊事件嚴(yán)重影響了風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和使用。導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的成本增加，影響了風(fēng)電行業(yè)的不斷發(fā)展，以及人們?nèi)粘Ｓ秒姛o(wú)法保障。結(jié)合以上幾點(diǎn)危害，本文主要討論在風(fēng)電系統(tǒng)發(fā)生雷擊事件時(shí)，為了保證風(fēng)電行業(yè)風(fēng)電場(chǎng)的安全，針對(duì)風(fēng)電機(jī)組的防雷設(shè)計(jì)產(chǎn)生的幾點(diǎn)思考詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：防雷設(shè)計(jì);風(fēng)電系統(tǒng);防雷技術(shù)

引言：

因風(fēng)力發(fā)電具有潔凈、可再生的優(yōu)點(diǎn)，一直備受人們喜愛(ài)，所以風(fēng)力發(fā)電的相關(guān)技術(shù)也在不斷提高。但會(huì)頻發(fā)雷擊事件影響了風(fēng)力發(fā)電，所以結(jié)合目前在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中雷擊過(guò)電壓的現(xiàn)象分析，因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組中的防雷設(shè)計(jì)涉及的因素及問(wèn)題比較多。其中主要的板塊由防雷設(shè)計(jì)中的4個(gè)部分組成，風(fēng)力發(fā)電組、架空輸電線路、風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)變壓站以及風(fēng)電場(chǎng)接地系統(tǒng)，所以由此得出，由于風(fēng)力發(fā)電廠地、變壓站的布置還有風(fēng)電結(jié)構(gòu)以上幾個(gè)特點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電防雷的設(shè)計(jì)就要結(jié)合自身特點(diǎn)。

一、雷擊損壞的原因

在風(fēng)力行業(yè)的風(fēng)電機(jī)組的防雷設(shè)計(jì)就首先要考慮雷電產(chǎn)生的原因，只有從源頭出發(fā)分析出原因，才能依據(jù)原因進(jìn)行分析繼而整合提升。提高風(fēng)電機(jī)組的制造水平以及風(fēng)電行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，產(chǎn)生雷電現(xiàn)象指的是帶電荷的云層與大地產(chǎn)生的放電反應(yīng)。因?yàn)槠溽尫懦龅碾娏鳂O強(qiáng)，所以破壞力特別強(qiáng)，那么防雷設(shè)計(jì)中一定要重視每次產(chǎn)生雷電時(shí)的電流波形和雷電參數(shù)等細(xì)節(jié)，有助于對(duì)風(fēng)電機(jī)組因雷擊現(xiàn)象產(chǎn)生的情況做出合理的評(píng)估，并可以依據(jù)這些分析數(shù)據(jù)為后續(xù)的設(shè)計(jì)、應(yīng)用提供參考依據(jù)。

二、雷電產(chǎn)生的危害

葉片是風(fēng)力設(shè)備發(fā)電的主要結(jié)構(gòu)，因其結(jié)構(gòu)的特殊性需要在空曠的場(chǎng)地，所以一旦因天氣變化發(fā)生雷電現(xiàn)象，風(fēng)力設(shè)備中的葉片就是被侵襲的主要對(duì)象，主要集中在葉片的頂尖位置，雖然整個(gè)葉片不會(huì)受到大面積的損壞，但是因?yàn)槿~片的維修成本特別高，一旦發(fā)生被雷電現(xiàn)象導(dǎo)致葉片受損的情況出現(xiàn)，為了保證風(fēng)力設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就要及時(shí)對(duì)葉片進(jìn)行維修甚至是更換新葉片。所以這一雷電襲擊產(chǎn)生的負(fù)面影響非常大，不僅造成風(fēng)力設(shè)備維修保養(yǎng)的成本加大，還進(jìn)一步影響了風(fēng)力設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)影響到人們正產(chǎn)用電的使用和保障。所以必須做好風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的防雷設(shè)計(jì)工作，維護(hù)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行，進(jìn)一步提高風(fēng)能技術(shù)的快速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益的提高[1]。

三、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)

通過(guò)分析因雷電現(xiàn)象導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的損失角度分析得出，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電設(shè)備損壞的最主要都集中在對(duì)葉片的損壞上，因?yàn)槔纂妼?dǎo)致葉片的溫度急劇上升，溫度的變化導(dǎo)致內(nèi)部電磁場(chǎng)發(fā)生變化，繼而導(dǎo)致很容易被外部物體擊穿或者擊斷。所以保證風(fēng)力發(fā)電設(shè)備不受雷電因素的影響，最重要的原因就是要確保電流可以正常順利的通過(guò)，其次將電流順利引入地下，確保風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的安全和風(fēng)能工作的有序進(jìn)行。以下主要是針對(duì)防雷設(shè)計(jì)的改進(jìn)策略做分析，主要從外部系統(tǒng)和內(nèi)部系統(tǒng)防雷兩個(gè)板塊入手[2]。

四、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)改進(jìn)策略

（一）外部系統(tǒng)防雷

1.接地系統(tǒng)

接地是提升風(fēng)力發(fā)電在雷電現(xiàn)象中安全性最基本的步驟。一般風(fēng)力發(fā)現(xiàn)場(chǎng)都是選擇在比較空曠的地方，面積比較大的地方一般電阻率都偏高，考慮這個(gè)點(diǎn)在做防雷設(shè)計(jì)中就不能依據(jù)一般電氣設(shè)備的接地方式。在風(fēng)力發(fā)電防雷設(shè)計(jì)中電阻越小，所需要承擔(dān)的成本就相應(yīng)越小，因此就可以在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)建造初期就在附近設(shè)置較小的接電網(wǎng)，單個(gè)網(wǎng)無(wú)法滿足需求，就將所有的網(wǎng)連接起來(lái)，以此來(lái)降低風(fēng)電場(chǎng)電阻率，在風(fēng)電系統(tǒng)不僅提高了防雷安全性能，也降低了風(fēng)力發(fā)電的制作成本。

2.設(shè)置接閃器

葉片是電力設(shè)備在外部的主要構(gòu)成部分，雷電會(huì)導(dǎo)致葉片的溫度過(guò)高，從而使內(nèi)部磁場(chǎng)產(chǎn)生變化，最后會(huì)降低電子設(shè)備外部抵御保護(hù)能力[3]。嚴(yán)重的會(huì)造成設(shè)備內(nèi)部的膨脹和爆炸導(dǎo)致設(shè)備被損壞。所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象，可以在葉片頂部設(shè)置排水管，葉片本身具有導(dǎo)電裝置，在葉片上設(shè)置接閃器可以有效在葉片受到雷電襲擊時(shí)第一時(shí)間捕捉到電流，并將其快速引入地下。

（二）加強(qiáng)內(nèi)部系統(tǒng)防雷系統(tǒng)

1.等電位連接

在風(fēng)力系統(tǒng)的內(nèi)部防雷保護(hù)系統(tǒng)中重要組成部分是防雷擊等電位連接，通過(guò)將所有的導(dǎo)電系統(tǒng)都互相連接起來(lái)，目的是為了減小電位差，甚至可以抑制雷電引起的電位差。

2.隔離

結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)得出，光電隔離可以有效減少其在傳輸中產(chǎn)生的不利影響，它可以在一定程度上保證電子設(shè)備的有效運(yùn)行。對(duì)于發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，使用光纖連接可以有效減少不必要的干擾，提高防雷效果確保風(fēng)電系統(tǒng)的正常穩(wěn)步運(yùn)行[4]。

3.屏蔽措施

有效的屏蔽措施可以很好的減少因雷電電磁干擾帶來(lái)的負(fù)面影響，因風(fēng)力結(jié)構(gòu)有其特殊性存在，所以在設(shè)計(jì)落實(shí)中就要考慮到相關(guān)因素。比如對(duì)于機(jī)艙而言就應(yīng)該考慮制造使用的材料、形狀、功能等，金屬材質(zhì)且封閉型的殼體狀機(jī)艙，將開(kāi)關(guān)、控制等零件器材都放置于機(jī)艙內(nèi)部的柜體內(nèi)，柜體也要具備一定的屏蔽效果，所有的電纜線路應(yīng)該具備金屬屏蔽層功能，讓其互相產(chǎn)生連接，進(jìn)一步保證風(fēng)電系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上，國(guó)家科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的卓越發(fā)展，風(fēng)能行業(yè)的發(fā)電技術(shù)及設(shè)備水平也在不斷進(jìn)步和發(fā)展，本文主要通過(guò)近幾年頻發(fā)的雷電事件入手進(jìn)行詳細(xì)的分析總結(jié)，從對(duì)雷電現(xiàn)象為風(fēng)力發(fā)電帶來(lái)的危害、到雷電現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，從風(fēng)力發(fā)電設(shè)備防雷系統(tǒng)的改進(jìn)策略分析，分別是外部和內(nèi)部，到風(fēng)雷設(shè)計(jì)重要點(diǎn)等方面，由此得出風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)最主要的是做好防雷設(shè)計(jì)和防護(hù)措施。其可以保證風(fēng)能的正常工作，為人們的日常安全用電做好保障。繼而可以不斷提高風(fēng)電行業(yè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的防雷技術(shù)的提高。也為風(fēng)電行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王巖，袁璇，梁鵬程，等.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)研究[J].2021（2019-35）：76-78.

[2]呂彬，張其林，王世均，等.測(cè)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷等級(jí)的方法：，CN109241693A[P].2019.

[3]]施廣全，張義軍，陳紹東，等.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷技術(shù)進(jìn)展綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2019，43（7）.

[4]馬寅虎，李曉東，許秀強(qiáng)，等.風(fēng)電葉片防雷系統(tǒng)安裝定位裝置：，CN211193647U[P].2020.

第一作者簡(jiǎn)介：岳志鵬， 1987年4月，性別：男，民族：漢，籍貫：吉林省榆樹(shù)市，學(xué)歷：本科，職稱(chēng)：助理工程師，研究方向：風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)運(yùn)維。

第二作者：鄧石， 1988年5月，性別：男，民族：蒙族，籍貫：吉林省通榆縣，學(xué)歷：本科，職稱(chēng)：助理工程師，研究方向：風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)運(yùn)維。