[发明专利]模拟风电机组桨叶引雷的试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟风电机组桨叶引雷的试验装置及方法。

背景技术

随着风电新能源技术的发展，用于发电的风电机组的容量也逐渐增大，风机桨叶的长度从30m增加到50m到60m甚至更长。随着海上风电场的兴起，更多的大型风电机组也安设在了海洋中，但是海洋的特殊环境使得风电机组遭受雷击的几率非常大，根据德国的相关统计，德国风电场每百风机每年的雷击事故率在10％左右，损坏的部件主要是桨叶。在我国，雷击损害最为严重的海南东方风电场，近年来仅风机桨叶的雷击损坏率为5.56％。桨叶的损坏对发电量的影响最大，所需要的维修费用最多，维修工艺也最复杂，严重的雷击桨叶事故甚至可能导致整台风电机组报废。

根据研究，风机桨叶的损坏率和其引雷能力有关系。国内外学者普遍认为，风机的引雷能力和风机桨叶的形式、风机的高度、叶片大小和风机的种类有关系。在引雷能力和雷电屏蔽的试验方面，对于风电机组防范雷电直击的研究较少，基本上采用的是参考输电线路和杆塔防雷设计方法。这些方法在输电线路上的应用已经达到了一个相对较为成熟的地步，但是，风电机组的防雷和输电线路的防雷有一定的区别，输电线路上的规律并不一定能够直接应用在风电机组的防雷设计上，因此，为了进一步降低风电机组由雷击造成的损害，改进风电机组的防雷措施，针对风电机组引雷能力的试验研究就很有必要。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种模拟风电机组桨叶引雷的试验装置及方法，模拟风电机组桨叶引雷的试验装置用于模拟实际中风电机组桨叶被雷电击中的情形，模拟风电机组桨叶引雷的试验方法用于获取风电机组桨叶被雷电击中的相关数据，从而用于帮助改进风电机组的防雷措施。

其技术方案如下：

一种模拟风电机组桨叶引雷的试验装置，其特征在于，包括电极和风电机组模型，风电机组模型的桨叶的尖端设有接闪器，风电机组模型的塔桶上设有与接地装置电联接的电阻组，电阻组与接闪器电联接，电极与水平面形成的夹角为锐角，电极的放电端偏向风电机组模型的方向，电极的放电端与接闪器的间距为预设距离S，与地面的间距为预设距离D，预设距离S和预设距离D都大于零，电极与高压引线电联接。

在其中一个实施例中，所述电极由钢棒构成，所述电极的放电端为圆锥形。

在其中一个实施例中，所述夹角为30°。

在其中一个实施例中，所述风电机组模型与实际的风电机组的比例为1∶100。

在其中一个实施例中，所述风电机组模型的桨叶为环氧树脂桨叶，风电机组模型的塔桶为环氧树脂塔筒。

在其中一个实施例中，所述电阻组包括多个串联或/和并联的电阻。

在其中一个实施例中，所述电极上设有绝缘线，所述电极能通过该绝缘线进行悬吊固定。

一种模拟风电机组桨叶引雷的试验方法，包括如下具体步骤：

将电极固定，电极与水平面呈锐角，电极的放电端偏向风电机组模型的方向，电极的放电端与接闪器的间距为预设距离S，与地面的间距为预设距离D，预设距离S和预设距离D都大于零；

通过高压引线引入高压电使电极的放电端放电，放电次数为预定次数n；

记录放电端放出的电击中风电机组模型桨叶尖端的接闪器的次数a₁、击中地面的次数b₁，a₁+b₁＝n，计算击中接闪器的几率v₁，v₁＝a₁/n；

将风电机组模型塔桶上的电阻组更换为另一种类型的电阻组，再使电极的放电端放电n次，记录击中风电机组模型桨叶尖端的接闪器的次数a₂、击中地面的次数b₂，a₂+b₂＝n，计算击中接闪器的几率v₂，v₂＝a₂/n；重复上述的步骤多次，获得多个击中接闪器的几率，每个几率与当时类型的电阻组相对应。

其中，调节预设距离S和预设距离D，调节后的预设距离S和调节后的预设距离D形成新的试验情形，获得在新的试验情形下的多个击中接闪器的几率，每个几率与调节后的预设距离S、调节后的预设距离D及当时类型的电阻组相对应。

下面对前述技术方案的优点或原理进行说明：