CN102878024A - 风电机组用减少雷电灾害装置 - Google Patents

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王鹏
孙菠
李航
李铁锋
韩冬
吴琼
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JILIN POWER SUPPLY COMPANY JILIN ELECTRIC POWER Co Ltd
JILIN JIANTONG ELECTRICAL TECHNOLOGY Co Ltd
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JILIN POWER SUPPLY COMPANY JILIN ELECTRIC POWER Co Ltd
JILIN JIANTONG ELECTRICAL TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种风电机组用减少雷电灾害装置，包括风电机组桨叶和置于风电机组桨叶中的避雷导线，其特点是，在风电机组桨叶的双面上部设置若干个呈放射状、针状的导电丝或导电层，若干个放射状、针状导电丝或导电层通过相连接的一个导电丝或导电层与风电机组桨叶中的避雷导线连接。一旦风电机组引起雷云时，能够使雷云电场中空间电荷分布规律产生畸变，进而改变雷电对风电机组放电电压，最大限度地降低风电机组遭受雷击损坏的概率，确保安全可靠运行。

Description

风电机组用减少雷电灾害装置
技术领域
本发明涉及防雷装置，具体地说，是一种风电机组用减少雷电灾害装置。
背景技术
雷电(Lightning) 也称为闪电是指带电的云层内部、云层间或云层与地面之间发生的脉冲放电，并伴随强烈的闪光和巨大响声的现象。目前我国对预防自然界雷击是采取通过避雷针释放雷电能量的方法，这一原理大部分应用于建筑物，它是安装在建筑物的最高点。而运行在自然环境条件下的许多工业设备，比如：输电线路、风电机组以及与高新技术紧密相关的计算机、通信等设备是不能自身引雷的，雷电对这些设备的危害主要表现为雷电产生强大的瞬态电磁脉冲 (LEMP)、过高的瞬态电压和电流对各种电子设备产生的干扰，甚至毁坏性的破坏。根据资料介绍，当磁场强度达到0.03高斯时，就会导致计算机产生误操作，达到2.4高斯时，就会导致电子元件被击穿。
在雷电放电的暂态过程中，雷电流将在产生电磁场，通过辐射、感应和耦合等方式使风电机组产生干扰和电涌过电压等雷电电磁效应。由于风电机组绝缘强度低，过电压耐受能力差，对电磁干扰敏感，一旦受雷电电磁干扰的侵害，轻则工作失灵，重则永久性损坏，造成停运事故。由于雷电现象具有明显的随机性，而现有的风电机组不能够实现自身引雷，因此，常遭受雷电而使风电机组产生故障、甚至损坏。风电机组预防雷电灾害已经成为本领域中一项世界性难题。
发明内容
本发明的目的是，对现有技术进行实质性创新，对雷云在放电前空间电荷分布范围广、环境复杂的规律进行深入研究，提供一种风电机组用减少雷电灾害装置，一旦风电机组引起雷云时，能够使雷云电场中空间电荷分布规律产生畸变，进而改变雷电对风电机组放电电压，最大限度地降低风电机组遭受雷击损坏的概率，确保安全可靠运行。
实现本发明目的采用的技术方案是：一种风电机组用减少雷电灾害装置，它包括风电机组桨叶和置于风电机组桨叶中的避雷导线，其特征是，在风电机组桨叶的双面上部设置若干个呈放射状、针状的导电丝或导电层，若干个放射状、针状导电丝或导电层通过相连接的一个导电丝或导电层与风电机组桨叶中的避雷导线连接。
所述风电机组桨叶的双面上部设置的若干个呈放射状、针状的导电丝或导电层总量为10至30个。
所述风电机组桨叶的双面上部设置的若干个呈放射状、针状的导电丝或导电层的长度为5至10米。
本发明一种风电机组用减少雷电灾害装置的优点体现在：
1．不影响风电机组桨叶的形状，不改变桨叶的重量，不影响发电效率；
2．用于现有风电机组改造时，施工期短； 
3．投资成本低，经济性好；
 4．适用范围广，适用于安装裸露在自然环境，又不允许雷电直击及雷电感应的风电机组，使风电机组能够实现自身引雷，亦可广泛用于输电线路、以及与高新技术紧密相关的计算机、通信等设备的防雷电灾害；
5．可使雷电对物体放电电压提高15％至30％；
6．适用于现有正在使用的风电机组的改造及制造减少雷电灾害的风电机组；
7．一旦风电机组引起雷云时，能够使雷云电场中空间电荷分布规律产生畸变，进而改变雷电对风电机组放电电压，最大限度地降低风电机组遭受雷击损坏的概率，确保安全可靠运行。
附图说明
图1为风电机组用减少雷电灾害装置结构主视示意图；
图2为图1的侧视示意图；
图3为风电机组用减少雷电灾害装置使用状态示意图。
图中：1风电机组桨叶，2若干个放射状、针状导电丝或导电层，3一个导电丝或导电层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1-3，本发明的一种风电机组用减少雷电灾害装置，包括风电机组桨叶1和置于风电机组桨叶中的避雷导线，在风电机组桨叶1的双面上部设置若干个呈放射状、针状的导电丝或导电层2，若干个放射状、针状导电丝或导电层2通过相连接的一个导电丝或导电层3与风电机组桨叶中的避雷导线连接。风电机组桨叶1的双面上部设置的若干个呈放射状、针状的导电丝或导电层2为金属层，是采用现有喷涂或刷涂技术使粉状或颗粒状金属材料牢固附着在非金属的风电机组桨叶1的表面上。所述风电机组桨叶1的双面上部设置的若干个呈放射状、针状的导电丝或导电层2总量为10至30个。所述风电机组桨叶1的双面上部设置的若干个呈放射状、针状的导电丝或导电层2的长度为5至10米。本发明适用于不同容量的风电机组。
本发明的风电机组用减少雷电灾害装置是本发明人经过高压实验室十几年对提高雷电对物体雷击电压与降低雷电对物体雷击电压现象的研究的成果。
其模拟试验相关数据及说明如下：
1、试验模型的比例尺度是1：1000； 
2、自然界雷云放电高度一般在600米－1000米范围，本试验模拟垂直高度取800米，在实验室的模拟垂直地面高度是800毫米；
3、模拟不同风电机组模型之间水平距离是200米，在实验室的模拟水平距离是200毫米；
4、模拟雷云电场，采用负极性静电场；
5、实际自然界的击穿电压与温度、湿度、气压等许多自然条件有关，但是比例关系是相似存在；
6、自然界发生雷电时不同实验室可连续发生闪电，自然界只发生一次其电荷就释放完能量，不会发生第二次闪电；
 7、自然界发生雷电时的条件是电场强度、放电目标的相对距离及温度、湿度、气压等许多自然条件有关。被保护物体相对其它物体在一定时间内提高了自身能力后将会发生不同的结果。
试验结论： 
    1、在风电机组模型实施了风电机组用减少雷电灾害装置，它干扰了雷电的电场，可有效提高雷电对保护设备自身放电的电压20％左右，应用在输电线路的防雷时，提高了设备放电的电压20％左右结果是降低雷击率70％以上；
2、当安装有风电场结构引雷器时，它干扰了雷电的电场，雷电对该装置又可有效降低雷电放电的电压20％左右。结构引雷器的保护半径是大约高度的4倍，现在使用的避雷针的保护半径是大约高度的1.5倍；
3、改造时由于不影响桨叶形状，所以不影响风电机组的发电效率；改造时由于不影响桨叶重量，所以不影响桨叶的机械强度，实用性强，效果明显。
本发明的风电机组用减少雷电灾害装置经过在我国某地一年的运行，实现了本发明目的和达到了所述的效果。 

Claims (3)

1.一种风电机组用减少雷电灾害装置，它包括风电机组桨叶和置于风电机组桨叶中的避雷导线，其特征是，在风电机组桨叶的双面上部设置若干个呈放射状、针状的导电丝或导电层，若干个放射状、针状导电丝或导电层通过相连接的一个导电丝或导电层与风电机组桨叶中的避雷导线连接。
2.根据权利要求1所述的风电机组用减少雷电灾害装置，其特征是：所述风电机组桨叶的双面上部设置的若干个呈放射状、针状的导电丝或导电层总量为10至30个。
3. 根据权利要求1所述的风电机组用减少雷电灾害装置，其特征是：所述风电机组桨叶的双面上部设置的若干个呈放射状、针状的导电丝或导电层的长度为5至10米。
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