發(fā)布時(shí)間：2021-08-01 09:07

　　隨著風(fēng)力發(fā)電的規(guī)模化快速發(fā)展,風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量與機(jī)身高度都不斷增大,百米以上的高空旋轉(zhuǎn)葉片極易遭受雷擊。風(fēng)機(jī)葉片一旦遭受雷擊故障,需花費(fèi)大量的人力和物力進(jìn)行維修或更換,經(jīng)濟(jì)損失巨大。提高風(fēng)電機(jī)組的雷擊防護(hù)能力,除了加強(qiáng)雷擊接閃系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)外,還需增強(qiáng)葉片材料和機(jī)械結(jié)構(gòu)自身的雷擊耐受能力,這就需要深入研究雷擊電弧沖擊效應(yīng)對(duì)槳葉材料和葉身結(jié)構(gòu)的損傷以及爆裂破壞機(jī)制,為葉片材料選取和機(jī)械結(jié)構(gòu)的防雷設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。本文研究雷擊電弧作用下風(fēng)機(jī)葉片的材料損傷與沖擊爆裂機(jī)制,重點(diǎn)開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的研究工作:雷擊葉身時(shí)沿面、夾層或內(nèi)部擊穿電弧的發(fā)展路徑演化特性是研究槳葉氣爆效應(yīng)的前提。本文采用風(fēng)機(jī)葉片平板模型,借鑒并改進(jìn)IEC 61400 24 2010沖擊電壓掃掠實(shí)驗(yàn),獲得了典型葉片結(jié)構(gòu)中電氣薄弱區(qū)域的分布特征,指出雷擊電弧主要包含沿面電弧和空氣電弧兩部分,并呈現(xiàn)一定的極性效應(yīng),負(fù)極性電壓下電弧傾向于沿材料表面發(fā)展,且電壓越高,沿面電弧長(zhǎng)度越大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明,葉片的夾芯材料區(qū)域,特別是主梁與后緣夾芯的交界處以及靠近葉尖的包裹蒙皮處為電氣擊穿的薄弱區(qū)域,由此提出融合擊穿點(diǎn)數(shù)量和擊穿區(qū)域跨度的... 

【文章來(lái)源】：華北電力大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：115 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２風(fēng)機(jī)葉片雷擊故障案例??Ｆｉｇ．?１－２?Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ?ｆａｕｌｔｓ?ｏｆ?ｗｉｎｄ?ｔｕｒｂｉｎｅ?ｂｌａｄｅ??

電方面的研究。華北電力大學(xué)的行晉源｜１Ｕ２］根據(jù)空間電導(dǎo)率的大小建立電弧在??空氣中沿不同路徑發(fā)展的概率模型，模擬得到了短路電流引起的潛供電弧初始??路徑（如圖１－５所示），通過(guò)分析電磁力、空氣阻力、熱浮力和風(fēng)載荷對(duì)電弧??運(yùn)動(dòng)的影響，得到了潛供電弧運(yùn)動(dòng)軌跡；山東大學(xué)的師偉認(rèn)為當(dāng)雷電負(fù)極性下??行先導(dǎo)己發(fā)展點(diǎn)與潛在發(fā)展點(diǎn)之間的平均電場(chǎng)強(qiáng)度大于先導(dǎo)在大氣環(huán)境中發(fā)展??的臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，先導(dǎo)就可能向這一潛在發(fā)展點(diǎn)發(fā)展，發(fā)展的概率與該平均??電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，如式（１－１），并由此建立了多分支的下行先導(dǎo)發(fā)展模型，計(jì)算??得到了多分支的雷電下行先導(dǎo)發(fā)展路徑，結(jié)合上行先導(dǎo)以及連接過(guò)程的仿真計(jì)??算，得到了雷電先導(dǎo)多分支路徑［１３］，如圖１－６所示。??４??

：ｒ＾＿ｉ＝！?ｐ＇ｌｊｔ；?ｍ＇ｈｔｊ??ｉ！?ｕ?＊：ｉ?ｉ１?ｆ；?�。�?��；?Ｉｆ?ｉ??丨”普”＂卜１卜’：＂善－??�。�！?！?�。海�?＾?ｉ?ｉ?��；?ｎ?；ｉ??圖１－５潛供電弧初始路徑ｌ１１】??Ｆｉｇ．?１－５?Ｉｎｉｔｉａｌ?ｐａｔｈ?ｏｆ?ｓｅｃｏｎｄａｒｙ?ａｒｃ??４丨��；７）卜?＼Ｅ（ｎ，ｎ）＼＞＿Ｅｃ??／？（／？？，?７？）?＝?Ｊ＾（｜＾（ｍ，？）｜－￡＇ｃ）；７?（１－１）??１??０?｜￡（ｍ，／？）｜?＜?Ｅｃ??式中，是擊穿概率指數(shù)＂＝１；?Ｐ〇，?７７）為先導(dǎo)由》７點(diǎn)向ｎ點(diǎn)發(fā)展的可能性；??＆為先導(dǎo)在大氣中發(fā)展的臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)；￡（ｍ．？）是己點(diǎn)；》與點(diǎn)ｎ之間的平均場(chǎng)??強(qiáng)；Ｎ為此種可能擊穿點(diǎn)的個(gè)數(shù)。??１１??圖１－６雷電先導(dǎo)觀測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果的對(duì)比１｜３１??Ｆｉｇ．?１－６?Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｐａｔｈ?ｏｆ?ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ?ｌｅａｄｅｒ??１９５８年，德國(guó)學(xué)者Ｏｂｅｎａｕｓ首次提出污穢絕緣子沿面閃絡(luò)的平板模型Ｍｌ，??如圖１－７所示，數(shù)學(xué)表達(dá)式如式（１－２）。其中，Ｒ?／分別為外施電壓及其引發(fā)??的電弧電流、泄漏電流；Ｉａ為己發(fā)展電弧長(zhǎng)度？，沁為未發(fā)展部分電阻；Ｃ、ｎ??為反映電弧特性的常數(shù)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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