考虑盐雾环境的雷击海上风机暂态过程数值模拟

海上风电场长期运行于潮湿、高盐环境,研究盐雾环境对雷击海上风机暂态过程的影响,有助于准确分析其雷击暂态效应。首先建立了考虑空气湿度和高盐雾环境的空气介质模型,分析了该模型主要对桨叶和塔筒波阻抗产生影响。再综合考虑盐雾环境、雷电通道、旋转叶片姿态、主轴电容等特性对暂态过程的影响,并将多节组合空心塔体离散化处理,建立了新型一体化波阻抗模型;利用ATP-EMTP对该模型雷击暂态响应进行仿真分析,得到了盐雾及其他因素对雷电暂态过电压的影响规律。仿真结果表明,盐雾环境会对风机的暂态过电压幅值产生影响,盐雾含量增加会导致地电位升高;由于对雷电通道特性参数的考虑,过电压峰值时刻会稍滞后于雷电流最大陡度时间;而该模型对塔体的模拟能合理地描述塔体内部雷电流竖直与水平分量的折反射情况。

海上风机叶尖曲率对接闪器防雷性能影响研究

长期处于高湿多盐雾恶劣环境的海上风机更需要可靠的雷电防护,叶片接闪器是风机防雷保护的重要措施,研究叶片结构对叶片接闪器防雷性能的影响具有重要意义。本研究通过建立3 MW海上风机全尺寸计算模型,考虑盐雾环境的影响,基于有限元法计算了雷电下行先导恰好到达风机模型雷击距时叶片表面的电场强度,确定了接闪器表面附近场强最大处为预测雷击点,通过已有实验数据对比验证了该模型的有效性。在此基础上,设计了叶尖和叶身两种接闪方式下的叶尖几何形态,通过分析不同叶尖曲率对接闪器性能的影响,得到了叶尖结构对接闪器拦截性能的影响规律。研究结果表明:随着叶尖曲率半径在一定范围内增大,叶尖接闪器的接闪性能先降低再升高,而叶身接闪器的接闪性能先升高而后降低,因此评估不同布置方式接闪器的接闪性能时,需要考虑叶尖的结构特性。