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风力发电防雷系统设计难度在哪

更新功夫: 2021-02-02 16:38
?????? 来自国度能源局的最新统计数据显示,截至2010年年底,我国新增风电装机容量1600万千瓦,累计装机容量达到4182.7万千瓦,均居世界第一。

  然而,在这种大好局势下,有关专家指出:我国的风力发电机组防雷存在隐患。

  风电机组缘何易遭雷击

  我国红海湾风力发电场建成投产至今产生了屡次雷击事务,据统计,叶片被击中率达4%,其他电器元件被击中率更高达20%。被誉为 “中国风电开发的前锋”的粤东南澳岛,险些年年城市产生雷击事务。

  “固然针对风力发电机的防雷已经有一套严格的技术,但是,当遭逢直击雷时,风力发电机组只能 ‘束手就擒’。目前,风电部门防备直击雷的难度很大,成本也很高。”中国水电工程照拂集团公司新能源处处长易跃春通知记者。

  风力发电机组在露天环境下工作,未免受到天然灾害的影响。由于现代科学技术的迅猛发展,风力发电机组的单机容量越来越大,一台现代风力发电机组的发电量比20年前的发电量多出了100倍。为了吸收更多能量,轮毂高度和叶轮直径不休增长,遭逢雷击的风险也会随之增长。

  驰名防雷专家关象石以为,风力发电机组身处雷击困境有三个原因:风力发电机组大,通常处于海岸、丘陵、山脊甚至海面上,周围少有阻碍物,正是易遭雷击的处所  ;为了捉拿更多的风能,风力发电机组通常都设置在高于周边的造高点,更易吸引雷电  ;上行雷威胁风力发电机组,会对雷云产生向上的先导闪击,风力发电机组便会 “自动迎接”雷闪。

  细数雷击“三宗罪”

  凭据人们对雷电的普遍意识,下方有优良的接地装置,上方有可能拦截雷闪的金属物,高低之间有引下雷电的导体,便拥有防雷作用。

  但由于风力发电机组尺寸大,此刻最普遍的防雷方式——避雷针在它刻下也力所不及。防雷系统必须与风力发电机组的各个部门联成整体,同时在不滋扰机组运行的前提下,将雷电流从雷击点安全导入大地。

  正是由于风力发电机组的特殊性,造成了雷击对于风力发电机组的 “三宗罪”。

  第一宗,巨大的叶片易引雷。关象石诠释说,风力发电机组的叶片是雷击的 “第一指标”,也是风力发电机组防雷的一大难点。典型的风力发电机组有两至三片叶片,直径可达100米,叶片旋转时距离地面的高度超过100米。此刻的叶片为了减轻沉量普遍选取绝缘复合伙料作为载荷部件,如玻璃纤维加强塑料、木材层压板等,这种资料不能传导雷电流,极度容易因雷击而败坏。据悉,按雷击后必要对叶片进行更换的成本推算,更换一台机组叶片的吊装用度是100万元人民币左右,一个叶片的成本约为30万至40万元,累积全数用度,更换一台机组中的一个叶片的直接用度就需150万元,更不要说更换期间发电的损失了。

  第二宗,雷击易损毁风力发电机组的节造系统。当风力发电机组遭逢雷击时,即便叶片没有受损,雷电也有可能通过风力发电机组的电子信号传输线和电力传输线进入 “中枢神经”,即机组中最敏赣注最 “娇贵”的部位——节造系统。从德国和丹麦获得的风力发电机组各个部位受雷击统计数据显示,在两国所有汇报的雷击事务中,雷电引起的节造系统损毁高达40%至50%。

  第三宗,就是雷闪会影响电能的质量。此刻因风力发电储能技术没有突破性进展,且不能安稳输出电能,已经有人将风电称为 “垃圾电”。究其原因,其中之一就是,雷电导致了风力发电的电流和电压不不变。

  风电防雷亟待技术和律例的规范

  只管雷击风险如统一颗不定使亘弹,随时可能对风力发电机组造成致命中伤,但有关部门对风力发电机组的防雷问题器沉水平依然不高。

  有专家坦言,一些风力发电项目纷纷上马,首先思考的不是安全问题,而是经济效益问题,项目开工前鲜有企业思考防雷成分  ;项目实现后,企业又急于收回投资成本,防雷也成了次要问题。

  而就目前的技术而言,我国对雷电机理的相识比力欠缺,出格是与风力发电发展比力早的欧美等国度相比,我国有关风力发电机组的防雷击的钻研相对滞后,因而一些风电投资方和建设方认可的防雷技术服务依然有限。

  “防雷如同防洪,其道理是为雷电流提供一条低阻抗的通路,同时采取内部防雷措施,降低或削减对电气、电子系统的侵害。”关象石通知记者,专家已经研造出一种新型的防雷叶片,在这种叶片的顶端和中部镶进了一个金属环和一根金属线,将雷电流从雷击点引到叶根直至大地。另表,针对节造系统,能够通过装置低压电源防雷器,将雷击电流泄入大地。

  另表,我国还没有风力发电机组防雷和过电压  ;さ募际醭叨,也没有统一的检测尺度,这也是导致风力发电机组屡遭雷击的沉要原因之一。

  “分歧的企业在防雷接地设计、接地电阻的大幼、防雷产品的质量等方面千差万别。好比,风力发电机组的接地电阻应该幼于4欧姆,但是有些工程却达到十几欧姆。正是由于我国风力发电的防雷尺度迟迟没有出台,导致没有统一的尺度对风力发电机组的防雷设施进行检测和认证。”易跃春说。

  对此,关象石也暗示出同样的忧郁:“治理部门没有相应的司法律规可循,检测部门没有尺度可依。一些专门做防雷的公司固然做了一些工作,但水平和质量却参差不齐。”

  而对于风力发电机组的问题,风电专家、北京交通大学教授汪至中暗示,我国在引进国表风机过程中,必须改进机组的防雷和过电压设计, “这只是个功夫问题。风电防雷接地施工过程极度专业,必须遵循有关尺度。”

  有专家泄漏,目前,由国度质量监督检验检疫总局和国度尺度化治理委员会结合颁布的 《风力发电机组雷电防护》国度尺度已在送审过程中。专家但愿《风力发电机组雷电防护》能在不久的未来成为风力发电机组防雷的国度尺度,从技术层面上妥善解决风电防雷的问题。

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