融冰风机叶片的接闪特性试验

风力发电机常遭受雷击、覆冰等灾害,严重影响风机正常运行。在叶片上加装电热融冰装置可有效去除叶片覆冰,但对叶片雷击概率以及原有防雷配置(接闪器加引下线)可靠性的影响尚不清晰。为研究融冰装置对叶片接闪特性的影响机理,设计了1:30缩比可旋转的3 MW融冰风机叶片开展长间隙雷击放电试验。试验结果表明雷电先导在叶片迎风面发展时,融冰叶片相比普通叶片更易发生接闪器失效、雷击融冰装置及叶身交界处的现象,最严重情况下接闪器保护效率仅为55%。搭建了融冰叶片电场分布模型,发现融冰装置改变了叶片表面原有电场分布,融冰装置与叶身交界处的电场畸变,更易产生电晕。同时叶片旋转使周围的正电荷以弧形分布,加速了融冰装置上方稳定先导的形成,使其更易遭受雷击,应当加强融冰装置处的雷击防护。所得结果为加强叶片雷击防护与融冰防护的深度结合提供了参考。

风光储混合系统的雷电过电压仿真

风光储混合系统相比于单一风电场或光伏系统具有多端源载混合的特点,混合系统的端口阻抗网络及其雷电下暂态响应特性与单一系统存在差别。利用PSCAD/EMTDC搭建风光储混合系统的暂态模型,计算风光储混合系统的雷电过电压分布,分析混合系统遭受雷击位置、架空线长度和避雷器接地方式对混合系统过电压水平的影响。结果表明,混合系统中光伏侧遭受雷击时变压器的过电压峰值高于风机侧遭受雷击情况;增大风机侧接入母线的架空线长度或减小光伏侧的架空线长度均可降低混合系统的过电压;风机侧与光伏侧的变压器高压侧避雷器均采用公共接地方式,储能侧采用单独接地方式可有效抑制混合系统的雷电过电压水平。

基于ATP-EMTP的风电机组塔筒二次雷电回击暂态分析

针对风电机组在雷击事故中严重损坏的现状,对二次雷电回击引起的暂态电位变化进行了分析研究。文中通过搭建叶片、机舱、等效圆锥体塔筒与接地系统的等效模型,考虑塔筒内部电缆与塔筒之间的耦合互感等问题,并结合某风电公司所提供数据与相关等效参数公式,搭建出π型叶片与接地体、“十段式”塔筒等效电路,后续利用电磁暂态软件ATP-EMTP计算分析塔筒在两种雷击情况下的暂态电位变化。结果表明:两种雷击均会使风电机组产生兆伏级电位变化;塔底处暂态电位变化在两种雷击情况下差别最大;二次雷电回击下塔顶暂态电位将在0.200μs时达到峰值3.856 MV,故二次雷电回击严重威胁风电机组塔筒内部结构与电子器件的正常运行,不容忽视。

胡玉荃治疗产后风中综合征经验

胡玉荃教授结合产后身痛的临床表现及“风”的致病特点,提出“产后风中综合征”的病名。胡教授认为,产后风中综合征的病因多为虚、瘀、风,气血亏虚是病之“本”,邪气瘀血留滞是病之“标”,主要病机为气血亏虚,邪侵内扰,日久累及心肾,心肾同病。胡教授治疗产后风中综合征以调补气血,心肾同治为基本治则,以补养气血为先,强调从根源上补养气血,补血补气之品同用,多采用产后济生除忧方以扶正祛邪,标本兼顾,心肾同治,同时重视心理疏导。

基于接闪极性效应的大型风电场雷击风险评估研究

为解决雷击事故威胁风电场安全高效运行的问题,文章首先对大型风电场雷击防护问题进行探讨,分析了风机叶片雷击接闪特性的极性效应,并基于风机叶片的接闪极性效应开展了大型风电场雷击风险评估研究,为大型风电场稳定运行提供保障。

风力发电机叶片雷击接闪特性研究综述

风力发电已成为全球领域推荐能源转型的核心技术和应对气候变化的重要途径。雷击是造成风力发电机损坏的主要原因之一。由于风电机结构和机组位置的特殊性,其雷击特性和防护措施与普通雷击目标物具有明显差异。该文对近年来风电场雷击自然观测、雷击风机模拟试验、雷击风机接闪过程数值计算以及接闪失效和系统优化设计等方面的研究前沿进展进行了总结和分析。主要结论为:1)由于风机尺寸越来越大,风力发电机雷击风险与上行先导关系更紧密,不同极性的雷电引发风机上行先导能力存在差异,进而影响到风机的接闪特性。2)由于风机长时间处于旋转状态,叶片旋转会影响风力发电机的引雷能力和接闪位置,但目前研究对旋转影响风机接闪放电过程机理的阐释仍未完善。3)风机数量、安装位置、外部环境等对风电机组雷击风险有较大影响,风电机组群多先导相互竞争的接闪机制以及雷击风险评估方法还有待深入研究。4)目前叶片接闪系统设计简单,设计未能充分考虑风力发电机实际接闪过程和雷击机理,接闪系统的科学性有待进一步论证。

风机叶片雷击附着区域数值仿真及防护

风机叶片的雷电防护是风机安全运行的一个重要因素。为了研究风机叶片的雷击附着规律,通过对"云-地"线状雷电先导发展机理的分析,提出了一种基于静电场仿真分析的方法来确定雷击初始附着区域。建立了风机叶片以及下行先导的全尺寸模型,采取有限元法,运用3维电磁场仿真软件分析了雷电先导在风机叶片上的附着特点,优化了接闪器的布置方式,进而分析了叶片接闪器数量、大小对拦截效果的影响,并得出了叶片旋转过程中不同角度的雷击概率特点。研究结果表明:风机叶片叶尖位置雷击概率较高,接闪器布置应尽量靠近叶尖;当单个接闪器横截面积符合IEC 61400-24:2010标准规定的最小值50 mm2时,拦截效果最佳;增大接闪器横截面积及增加接闪器数量对于提高接闪器的拦截效果有限;叶片旋转角α小于45°时,易遭遇雷击,随着叶片旋转角增大,雷击概率逐渐降低,当α等于60°时,雷击概率降至最低。该研究结果可为进一步研究风机遭遇雷电时的电磁辐射特性提供依据。

影响送电网安全运行的有关问题及对策

从设计、科研、运行、制造、材料等多方面分析了近年来影响送电网安全运行的风偏放电、雷击、OPGW断股等主要故障的原因、机理及影响因素。为增强电网抵御自然灾害及外因影响的能力,减少送电网的故障概率,针对上述故障应采取的措施是:注意线路相关设计参数的合理选择,线路微气候区气象资料的收集,采用V型串悬挂;增强绝缘水平,加装避雷线、线路避雷器,降低接地电阻,减小导线保护角;采用铝包钢线,安装雷击放电尖等。

国内风积沙工程特性研究综述

针对目前对风积沙路用特性研究成果较多,而对水利工程应用特性研究不足的情况,从风积沙的物理化学特性、力学特性、击实特性、振动压实特性等方面,阐述了国内风积沙工程特性研究进展及取得的成果,提出了风积沙研究中存在的问题及未来的研究方向。

风偏角与杆塔结构对500 kV同杆双回线路绕击耐雷性能的影响

分析500 kV双回输电线路的绕击耐雷性能,对EGM进行了改进。在计算过程中为考虑风的影响,引入风偏角;同时引入了雷击避雷线与雷击地面击穿强度比值随杆塔高度h变化的系数β。用暴露弧法计算每根导线绕击跳闸率,以暴露弧为0时对应的雷电流作为雷电的最大绕击电流,并分析了风偏角、杆塔结构等因素对500 kV双回输电线路各导线绕击跳闸率的影响。结果表明,风偏角增大,绕击跳闸率增大;总绕击跳闸率随避雷线横担增长而减小;各导线绕击跳闸率与杆塔结构间的关系复杂,需具体计算分析。理论分析和计算验证了该方法的实用性和有效性,具有一定的工程指导意义。

风电叶片的防雷技术及应用

风电是新兴的清洁能源,随着风电场单机容量逐渐增大,轮毂高度和叶轮直径增加,也增加了风电机组被雷击的风险,由于雷电的随机性,只能采取防雷措施减小雷击概率。风电机组雷害中,叶片遭受直击雷的损失最大,因此叶片的直击雷防护是风电机组防雷中最重要部分。文章对雷电原理、雷击风险评估、叶片雷击损坏机理以及防雷措施进行了较全面的阐述,为设计叶片防雷系统提供依据。

CATV网络设计与施工应重点把握的几个问题

针对CATV网络设计、施工中防雷击、抗风吹、易维护等问题,分析了在CATV网络中容易遭受雷击、风吹的关键部位和部件,并提出解决办法。

基于波导理论与ATP-EMTP对雷击风机系统仿真及防护

风机雷电过电压防护是风机安全运行的重要保障。为了研究风机因遭受雷电过电压损坏的规律,通过分析雷电电磁波导理论与风机内部运行结构,建立塔筒(门)空腔试验缩比模型与风机线网结构雷电过电压分布仿真模型。基于实验室测试与ATP-EMTP软件仿真计算,采取相对偏差计算方法对部分结果进行验证,进而分析雷击风机系统的影响。研究结果表明:雷电电磁脉冲在塔筒(门)空腔导线中可产生峰值约为数百伏阻尼震荡损害波,风机塔筒门的接口部分需进行较好的密封屏蔽;风机雷电过电压系统仿真中,不同部位形成的雷电电压波峰值间具有较大的倍数差。可根据各部位RLC值的变化安装适配SPD;风机雷电过电压系统仿真中,参考点峰值电压值随着接地电阻值增大而增大,越靠近风机塔筒基础部分,电压峰值变化越明显。从1～10Ω改变接地电阻值,并不能有效改善塔筒以上部分过电压峰值。研究结果可为进一步系统研究雷击风机与雷击风机附近对风机造成的侵害特性提供依据。

基于雷电物理的风机叶片动态击距与电气几何模型

风机叶片遭受雷击现已成为风电场亟需解决的问题之一。该文将电气几何方法与雷电先导发展的物理过程相结合,提出了针对风机叶片的电气几何分析模型。通过引入风机叶片动态击距的概念及分析方法,模拟了雷电先导的发展过程,使得击距的物理意义更加清晰,并进一步推导了叶片防雷系统效率的计算方法,最后基于风机叶片长间隙下击穿实验验证了该模型的有效性。利用提出的风机叶片电气几何模型,分析了叶片角度、雷电流幅值和接闪器布置对防雷系统效率的影响,分析发现叶片越接近水平、雷电流幅值越小叶片防雷系统效率越低,增设叶片侧接闪器能够有效提高防雷系统效率。该文提出的方法拟为风机叶片的防雷设计与评估提供理论依据。

一起主变压器损坏事故的分析

介绍了一起雷雨时 110kV主变压器损坏的事故概况 ,并对造成主变压器高压绕组线圈匝间短路的起因进行了综合分析 ,提出了反事故措施。

如何使用CFD来确定风洞实验模型的缩尺比例——风洞试验模型设计准则从感性到理性的飞跃

对上百年传统的风洞试验模型缩尺比例的确定方法,提出了疑问,并且从N-S方程出发,指出了这种“传统”方法不符合相似理论,具有很大的随意性和盲目性。因而按“传统”方法给出的模型尺寸所提供的风洞实验气动力数据是不准确的,不能满足当今世界现代战争精确打击的战术技术要求。因此,必须按文中提出的,满足N-S方程解的相似性要求去确定模型的尺寸,才是今后风洞实验模型设计的方向。从这一点出发,文中还提出了一些新的概念,并且扩展到如何应用CFD来作为风洞实验相似理论辅助研究的设想。

风机回击电磁场波形特征及辐射增强效应研究

雷电对风电机组安全运行造成严重威胁。基于雷电回击工程模型,结合偶极子辐射理论,建立了风机回击电磁场计算模型,仿真分析了风机回击电磁场波形特征及电场强度变化规律。相比平地雷击,风机雷击的回击电磁场波形明显不同:存在明显的初始尖峰,且达到初始峰值后迅速衰减,波形存在震荡。目前雷电定位系统不能正确识别此类波形,将高估回击电流峰值,以50 km处垂直电场为例,预计雷电定位系统反演的回击电流可能为实际的3倍以上。计算不同距离处的静电场、感应场和辐射场分量后,发现电场增强的原因在于辐射场分量的明显增强;对电场增强效应的细致分析表明此效应对回击工程模型不敏感,说明辐射增强主要是由于回击电流波在风机本体上传播和反射叠加导致的;电磁场增强效应随观察点距离增加逐渐增强并趋于稳定,在目前我国风机普遍100~200 m高度情况下,电磁场增强可能达到3倍。此研究结论对指导风电机组的雷击防护,提升风电场区域地闪监测水平具有重要参考价值。

测风雷达遭雷击故障的检修与防雷措施

本文介绍L波段测风雷达遭雷击后出现的故障现象、阐述了雷电防护的基本原则和防雷保护的具体措施。通过分析雷达遭雷击后出现的故障现象,具体对雷达防雷几点防雷措施。

考虑后续雷击的风电机组雷电暂态研究

兆瓦级风电机组由于其高耸的结构和特殊的地理位置,很容易遭受雷击。目前,就风电机组的雷电暂态分析而言,大多数研究工作仅针对于首次雷击暂态响应的计算,缺乏对后续雷击过程的考虑。为了开展更为全面的风电机组雷电暂态分析,建立机组的完整电路模型,推导从桨叶、塔筒、到接地装置的电路参数算法。运用该电路模型对机组进行雷电暂态计算,获得实际兆瓦级机组上的雷电暂态响应。以所获得的暂态电位响应为基础,进一步给出暂态电位幅值沿机组本体分布的曲线。另外,在首次和后续雷击两种情况下,分别对两条电位分布曲线进行分析,同时对此两种雷击条件下的雷电反击距离进行计算和对比。

不同间隙尺度下叶片旋转对风力发电机引雷能力影响的试验研究

风力发电机正常运行时,叶片处于转动状态,叶片转动可能会对风力发电机的雷击过程产生一定的影响。为研究这一问题,设计满足试验需求的缩比风机放电试验平台,开展间隙距离为1~8m单风机放电试验和双风机选择性放电试验,并利用高速摄影仪和单反相机进行观测,获取了不同间隙下静止和旋转缩比风机的50%冲击放电电压和接闪概率,以及上行先导发展长度、起始时间和发展速度。试验结果表明:间隙距离1~2m的单风机放电试验中,其击穿电压随叶片转速的提升而提升,叶片转动导致风机的接闪能力降低;间隙距离4~8m的单风机放电试验中,击穿电压随叶片转速的提升而降低,叶片转动导致风机的接闪能力升高。双风机选择放电试验验证了这一规律。对放电过程进行高速观测发现,较短间隙距离下,上行先导发展长度随风机转速增大而减小,较长间隙距离下则结果相反。另外,对于8m间隙距离下,叶片旋转使上行先导起始提前,先导发展速度随着叶片转动影响不明显。基于试验结果开展理论分析,认为叶片的转动会减小叶尖附近电晕放电的空间电荷密度,进而导致靠近风机叶尖区域场强提升,远离风机叶尖区域场强降低。短间隙和长间隙下的影响程度不同,从而出现短间隙和长间隙试验中出现的相反规律。所得结果可为风电机组的防雷保护提供参考借鉴。