浅谈风机雷电监测系统

如今,几乎所有风机叶片都专有接闪器,且众多概念也被相继提出并用于实际操作中。如,防雷区(LPZ),防雷装置 (LPS),引下线,接地装置等等。雷击所产生的电能量非常巨大,且对风机以及其个系统部件会造成巨大损害,并带来巨额维修和非计划停机损失。然而,上述防雷产品却不能100%保证能对风机以及风机各重要部件进行防雷保护。在雷击发生后,控制中心能及时了解雷击情况从而做出适当决定是非常重要的,而非只依靠防雷产品,如风机部件被雷击损坏而控制中心没有及时了解情况,则错过最佳反应时机,反而带来更大损失。现今,市面上也有各式雷击计数器和雷电监测系统。

理想的雷电监测系统应具备:

1. 可准确及时地监测所有直接雷击情况,不管雷击电流大小,雷击落雷点在风力发电机的哪一个部位,不管雷击流经过风机的哪一个部位。

大部分现有雷电监测系统的记录器安装在风机内部引下线上,此安装方式及运作方式只能记录经过引下线的雷电流,然后实际情况下,雷电流会停留在风机的各部位,电磁场布满整个塔身,因此,经过其他部件的雷电流将不被记录,降低了监控系统的准确率。

2. 监测系统只监测直接雷击,不记录周边风机落雷情况。

我国多数地区属于强雷暴活动区域,加之装机密度高,每一次雷击所产生的巨大电磁场覆盖区域很大,因此临近的风机会有交集电磁场的情况出现。如不能准确记录直接雷击信息,控制中心则无法准确定位被雷击的风机。

3. 监测系统可及时向控制中心发送落雷警报。

当直接雷击中风机时,需及时向控制中心反馈并发送警报,以便控制中心快速做出决定,以把损失最小化。

4. 该系统的运作不应对风机内部的敏感部件造成影响,如控制系统。

监测系统需独立运作,且其运作不会对其他部件造成损害或者影响,否则会更多地增加运作成本以及不稳定性。

5. 该系统可稳定运作多年,及时在安装该系统后常年没有经历雷击,但如发生雷击,仍可正常记录。

每对风机进行一次检修或者更换零部件的成本都是巨大的,因此雷电监测系统的运作稳定性以及更长的使用寿命可节约风机运作成本。

6. 在风机停电情况下也可正常运作记录雷击。

如因其他原因,风机需停止运作,此时雷电监测系统仍需保持正常运作,仍正常记录雷击情况,并发出警报。

7. 该系统需保存雷击警报并保留警报信息,直至控制中心作出反应。

丹麦一研发公司与丹麦奥尔堡大学合作研发了一套雷电检测系统。该系统包括2套天线环,1个天线转换器,一个控制接收盒,一条光线。

工作原理

天线环安装在塔身约离地面3米高的位置,在此高度有2个原因,原因之一为,地面上的人不可以随便触碰,之二为这个高度可覆盖雷击电流在风机经过的范围。

当雷电击中风机的任何部位,天线环会捕捉经过风机塔身的雷击磁场,并将其传输导天线接收转换器,继而被转换为电子信号,光线会将词雷击电子信号传输至控制盒。控制盒与风机控制系统集成,进而雷击信号通过控制盒传输至控制中心,被读取。该系统的所有组成部件都进行绝对绝缘,因此在雷击后电磁场升高的情况下,不会对风机控制系统造成损坏。同时使用2套天线环,可达到准确无误监测直接落雷信息,而不被邻近风机落雷后产生的电磁场的影响而触发警报。


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