风电机组防雷技术

根据目前国内外防雷研究成果,通过具体的措施阐述风力发电机组的外部防雷和内部防雷技术,指出要改善风力发电机防雷性能状况,必须从设计标准、建设质量等根本环节着手,使风力发电机组雷电防护做到科学、有效、经济.     

风电场防雷技术初探

针对风力发电厂所处的地理位置及场地土壤电阻率高、雷击危害突出、防雷难度大等问题,结合防雷工程实例,参照IEC61400-24-2010《风力涡轮机.第24部分：防雷保护》等行业规范,在分析风力发电机的组成及划分风电场雷击区域的基础上,从风力发电机的外部防雷、内部防雷及接地网等方面探讨了风电厂防雷的基本技术和方法。     

风电场防雷技术初探

针对风力发电厂所处的地理位置及场地土壤电阻率高、雷击危害突出、防雷难度大等问题,结合防雷工程实例,参照IEC61400-24-2010 《风力涡轮机. 第24部分:防雷保护》等行业规范,在分析风力发电机的组成及划分风电场雷击区域的基础上,从风力发电机的外部防雷、内部防雷及接地网等方面探讨了风电厂防雷的基本技术和方法。
 

     

风力发电机组雷电防护的分析

运用2016年广东省气象局科研项目《风力发电系统雷电防护技术研究》技术成果,对风力发电机组雷电防护运行情况进行分析,找出风力发电机组遭受雷击的基本特征;提出风力发电机组直击雷防护、雷电电磁脉冲防护、等电位连接防护、SPD防护、防雷接地等雷电防护技术的具体方法和内容。     

高原地区风力发电机偏航系统防雷技术研究——以云南地区为例

云南高原地区雷击频繁,应用于该地区的风力发电机因雷击造成巨大损失,风力发电机偏航系统就是经常遭到雷击的部件之一。为保证风机偏航系统安全运行,本文从云南高原地区雷电特性、风力发电机偏航系统遭雷击过程、冲击波冲击风机试验三方面分析和讨论云南高原地区风力发电机偏航系统的防雷问题,得出风力发电机偏航系统遭受雷击时造成损坏的原因:(1)雷电流过大,偏航系统发热严重;(2)感应电流过大,造成系统故障。同时结合原因分析,提出通过保证雷电流泄放路径的畅通、减小接地电阻、增设避雷带、在风叶与偏航系统之间增加绝缘层减小雷电对偏航系统的损害等改进措施。     

风力发电机组雷电防护系统工程案例分析

因此特以该发电厂使用的金风750KW风力发电机组为例,阐述风力发电机组在雷电防护工程中需要注意的几点问题,希望能给广大防雷工作者在今后的工作中提供一定的参考.     

连州风力发电场防雷接地探讨

对连州风力发电场机组的防雷接地方法进行分析,找出风电场接地存在的问题,提出了降低连州风力发电场机组防雷接地电阻的有效措施,为连州山地风力发电机组防雷接地设计提供参考。     

南澳县风机防雷技术探讨

南澳岛素有“风县”之称,自１９８９年５月成功安装了瑞典新风公司风力发电机以来,吸引了国内外客商总投资４亿多人民币,至目前为止建成了１１０台单机容量为４－３万ｋＷ的大规模风力发电场。目前,南澳县风能总公司正计划安装１８台６００ｋＷ风机,风力发电在南澳仍具有较大的发展潜力。风力发电作为再生能源的开发,在国内外愈来愈受到推崇。风力发电机一般都选择在风力资源丰富的高山地区、山梁山脊位置。风机高度高,风机中各种控制传输设备造价昂贵,易被雷击造成电力设备损坏。因此,风电场的系统防雷显得特别重要,也是国内外雷…     

风力发电机叶片姿态与雷击概率关系模拟分析

利用闪电先导二维随机模式对风力发电机遭受雷击情况进行模拟,分析表明:随着下行先导初始位置相对风力发电机水平偏移距离不断增加,雷击风力发电机概率不断减小,偏右500 m时减至4%,且雷击部位多为叶片,叶片姿态不同,雷击特点存在一定差异。当风力发电机1号扇叶转动45°时,扇叶上产生的上行先导长度达221 m,高于平均值10.3%,且各个扇叶间的竞争关系较明显。对风力发电机叶片姿态不同、偏移下行先导不同距离时的雷击概率进行模拟,得出下行梯级先导相对于风力发电机水平偏右300 m以及偏左300 m以内时,扇叶处于15°~45°之间遭受的雷击概率略高,而偏右500 m时其雷击概率明显偏高。由整体随机性分析可知,当风力发电机处于15°~45°时,遭受雷击危害的概率相对较大。     

基于雷电预警技术的风电设施防雷技术

风力发电技术迅猛发展,单机发电量不断增加,风电机组高度已增加到上百米,风电机组叶片遭受雷击风险也随之加大.通过雷电损害实例分析风机叶片雷击灾害机理,分析雷电击中风机叶片的形成和发展过程,总结大型风机叶片的特点和风电场的环境因素,以大气电场仪的预警数据为基础,结合前沿的等离子体防雷新技术,针对风力发电机的具体情况进行改进,提出实现风电叶片主动避雷的防雷技术构想,探索一种实现风电机组设备避雷的新思路.     

北京市自然雷电与雷电灾害的时空分布

利用1995-2002的LIS/OTD卫星雷电资料(以下称自然雷电)及1995-2005年北京市18个区县的雷电灾害资料,对北京市自然雷电和雷电灾害的时空分布特征进行对比分析.结果表明,北京市雷电灾害的日变化与自然雷电的日变化趋势大体一致,两者不一致处主要与人们的出行生活规律以及电子设备与仪表的启用、关闭等有关.雷电灾害与自然雷电的季节变化大体一致,春、秋、冬三季较少,夏季较为集中.北京市自然雷电与雷电灾害的区域分布很不一致.自然雷电较多的北部偏远郊区雷电灾害并不频繁,相反,自然雷电较少的城区反而是雷电灾害的多发区域.结合北京市各区县的人口和经济资料进一步分析表明:自然雷电只是北京市雷电灾害的致灾因子之一,北京市雷电灾害的发生还受到人口密度及经济特征等因素的制约.     

雷电研究的回顾和进展

该文从雷电定位技术的研发、北京地区闪电特征和时空分布、闪电活动与强对流天气过程、雷电预警预报研究、雷电物理过程研究和雷暴起电放电数值模式研究6个方面综述了雷电研究的一些结果和近期的研究进展。通过对雷电多方面的研究, 对雷电放电特征有了较系统地了解, 特别是对北京地区的雷电时空分布特征有了较清晰地认识; 在雷电预警预报技术和方法、雷电物理过程等方面也取得了一些重要进展。但由于雷电发生的时空随机性和瞬时性, 对闪电放电物理过程的观测试验和理论研究十分困难, 目前对我国闪电活动规律的认识也仍然不够全面。因此需要对雷暴内动力、微物理和起电放电过程及它们之间的相关性开展深入和长期的基础研究, 加深对雷电发生发展特征的认识和理解, 这将为雷电预警预报以及雷电监测资料在强对流天气过程的监测预警中发挥更重要的作用提供理论基础; 而在雷电激发和传输研究的基础上, 开展地闪连接过程和不同频段雷电电磁辐射对电子设备的破坏效应等雷电成灾机理研究, 将为雷电防护技术的提高提供科技支撑。     

Evolution of the Total Lightning Activity in a Leading-Line and Trailing Stratiform Mesoscale Convective System over Beijing

Data from the Beijing SAFIR 3000 lightning detection system and Doppler radar provided some insights into the three-dimensional lightning structure and evolution of a leading-line and trailing-stratiform (LLTS) mesoscale convective system (MCS) over Beijing on 31 July 2007. Most of the lightning in the LLTS-MCS was intracloud (IC) lightning, while the mean ratio of positive cloud-to-ground (+CG) lightning to -CG lightning was 1:4, which was higher than the average value from previous studies. The majority of CG lightning occurred in the convective region of the radar echo, particularly at the leading edge of the front. Little IC lightning and little +CG lightning occurred in the stratiform region. The distribution of the CG lightning indicated that the storm had a tilted dipole structure given the wind shear or the tripole charge structure. During the storm’s development, most of the IC lightning occurred at an altitude of ～9.5 km; the lightning rate reached its maximum at 10.5 km, the altitude of IC lightning in the mature stage of the storm. When the thunderstorm began to dissipate, the altitude of the IC lightning decreased gradually. The spatial distribution of lightning was well correlated with the rainfall on the ground, although the peak value of rainfall appeared 75 min later than the peak lightning rate.     

基于雷击分类体系的雷电电位差效应分析

鉴于雷击分类目前缺乏完整的体系,根据雷击危害方式对雷击进行了综合研究,将间接雷击分为两大类,由此提出了"雷电电位差效应"。对雷电反击、雷电地电位上升、雷电旁侧闪络等效应进行了阐述,并单独对接触电压和跨步电压进行分析。介绍了雷电电位差效应的防护方法,对安全距离做了说明。研究了雷电电位差效应与人身伤害的关系。分析表明:雷电电位差效应主要包括雷电反击、雷电地电位上升、雷电旁侧闪络以及与人身伤害有关的接触电压和跨步电压;雷电电位差效应的防护方法主要包括躲避、等电位连接和保持足够的安全距离。     

古建筑雷电灾害及防雷技术研究综述

古建筑是宝贵的历史文化遗产,雷电灾害是威胁古建筑安全的主要因素之一。本文首先较完整地介绍了古建筑雷电灾害的总体研究进展,分别综述了古建筑构件的雷击破坏特征和机理,以及古建筑雷击起火灾害成因、方式和影响因素等方面研究现状,建议在雷击模拟试验基础上利用数值模拟分析方法研究雷击破坏基础性问题。分析了古建筑绝缘避雷与采用防雷装置接闪泄流两种方法,认为后者科学合理。通过归纳古建筑雷电防护技术研究进展、古建筑防雷新技术方法和装置,分析了古建筑防雷技术标准现状。最后,提出古建筑防雷有待深入研究的方向,包括开展古建筑雷击破坏机理、实用的防雷新技术、古建筑雷击选择性、雷击精细化监测预警等,特别是加强古建筑防雷新技术研究,尽量减小对古建筑原貌的影响,做好古建筑的防雷保护是非常关键和必要的。     

典型强龙卷风暴中的地闪活动特征

闪电活动对于强龙卷天气的发生有一定的指示作用,基于闪电定位资料,结合多普勒天气雷达、探空和ECMWF再分析资料对两次典型强龙卷风暴中地闪的时空演变、雷电流强度及正地闪活动特征进行了统计分析,结果表明:地闪主要发生在组合反射率因子≥30 dBZ的区域内,龙卷发生期间,地闪活动减弱且较为分散。不同龙卷风暴的地闪频次差异较大,这与风暴中上升气流的强度有关;当地闪频次从峰值降至最小值期间,龙卷及地,两次过程中地闪频次峰值分别提前龙卷发生约33 min和28 min。同时,龙卷及地之前,地闪会出现连续多次闪电跃增;龙卷等级越强,正地闪表现越活跃,特征越明显,在江苏盐城阜宁龙卷发生期间,还出现了地闪极性从正地闪主导向负地闪主导的反转;两次龙卷风暴雷电流强度随时间的变化规律并不明显,但均小于历史平均值,地闪发生愈频繁的龙卷风暴,对应的雷电流强度值愈小。      

冰雹云系发展演变与其地闪的相关性分析

对山东地区6次冰雹过程闪电定位仪资料和雷达回波资料的分析结果表明,降雹区域内10 min闪电频数分布呈规律变化,在降雹前32～220 min闪电出现10次以上的峰值,冰雹发生前2 h正闪电迅速增加,雹后又迅速减弱.雹前正闪电基本占总闪电的50%以上.闪电基本分布在雷达回波内,但闪电密集区与强回波区并不完全对应.闪电密集区移动可以标识出冰雹云的发展移动路径;10 min降雹区域闪电频数、正闪电所占的比值和闪电时间序列分布,可能起到预警冰雹的作用.     

江西冰雹天气期间的闪电活动特征

利用江西省2003--2008年冰雹天气发生时的闪电探测资料,通过统计分析地面降雹前后的闪电频数和强度等物理量,得到了对江西降雹过程中的闪电活动分布及其演变特征。结果显示,对于江西大部分地区的雷暴过程,回波强度≥40dBz时,就有可能产生闪电。冰雹发生前后的短时间内正闪频数普遍远小于负闪频数,而且多数情况下正负闪频数比增大时,相应的冰雹直径也增大,即正闪比例的变化与冰雹成长过程有较好的关联。正闪强度大都强于负闪。降雹后负闪频数会减小,而正闪频数会有所增大。总闪频数和正负闪比例的分布及变化特征可被用来估算地面降雹时间。强对流天气过程中,若正闪平均强度越强,则发生冰雹天气的可能性就越大。     

闪电探测技术发展和资料应用

文中综述了闪电探测技术和方法的发展状况, 阐述了闪电监测资料在闪电预警预报、防护以及在灾害性天气监测等方面的应用, 探讨了我国闪电探测站网建设的技术和方法, 以及利用闪电探测资料开展雷电预警预报的方法与途径.闪电探测技术对雷电研究和雷电防护技术的发展非常重要, 特别是随着科学技术的发展, 闪电探测技术得到了快速发展, 这为雷电监测和预警提供了重要手段, 对减少雷电灾害具有重要作用.     

一次强暴雨过程地闪活动特征与中尺度对流系统和强降水的关系

利用2007年8月8日18时至9日02时发生在陕西关中强暴雨期间的地闪、卫星TBB、雷达回波和地面加密降水资料,通过统计和对比分析的方法,分析了地闪活动特征及其与中尺度对流系统（MCS）和强降水的关系。地闪活动特征分析显示,暴雨过程中负地闪占绝对优势,为总地闪的97.7%。负闪频数和总闪频数的逐时演变趋势完全一致且呈现两峰一谷的趋势,正闪频数的变化呈现三峰两谷的趋势,但是正闪频数最大值与总闪、负闪频数峰值时间一致。负闪活跃期正负闪6 min演变均表现为多峰结构,正闪的波峰提前于负闪的波峰12 min。负闪频数变化和MCS、雷达反射率因子演变对比分析表明,负闪发生区是未来对流云团和对流发展加强区,负闪频数密集区位于对流云团前部TBB等值线密集区,负闪频数的急剧增加意味着未来对流系统的猛烈发展;负闪主要出现在回波强度大于40 dBz的区域,正闪则落到强回波中心两侧30～40 dBz的回波区,中尺度对流系统快速发展加强期,负闪密集区位于回波单体的前沿,中尺度系统发展稳定少动期,负闪大部分集中在各对流单体的强回波中心附近。对比分析地闪与暴雨发生发展的关系可见,地闪的发生和急剧增加对暴雨发生和发展加强有很好指示意义,初闪的发生提前于强降水发生,地闪急剧增加与降水强度猛增密切关联,负地闪发生密集区是未来强降水发生区。