功率風力發電機葉片雷電分析與防雷器系統
雷擊時的典型損壞如下：
1.1 裂縫和灰化
葉片表面的復合材料開裂或灰化，雷擊點的金屬部件燃燒或熔化。裂紋是由于機械損壞，灰化是由于熱效應。
1.2 圓弧
閃電的流動往往在葉片內部形成弧線，或在葉尖雷擊點與導體元件之間形成內部弧線。風電場對礁石的破壞最為嚴重，在礁石內部和礁石表面的空洞中會出現空氣中的電弧，這與電損壞相對應。
1.3 朋克
當閃電在重組材料的層間流動時，層間有水分，因此內部電弧加熱水分導致離岸壓力使葉子爆裂或將葉子帶到前后邊緣和葉子。它沿著梁斷裂，較小的裂開葉子的表面，較大的完全裂開葉子。壓力波可以從被閃電擊中的葉片通過輻條傳遞到其他葉片，造成損壞。對應于熱效應和機械損傷。
2 防雷器閃電測試
2.1 雷擊極性測試
測試方法是對葉片進行正、負放電各30次，結果正放電未擊中閃光燈的次數為0，捕獲率為100%。另一方面，負極放電未擊中閃光燈的次數為9次，捕獲率為70%。
從這些實驗中得出重要結論。
(1) 閃電可能會直接擊中刀片表面而不是閃光。
（2）葉尖前綴更容易捕捉閃電。
(3) 正閃電傾向于擊中葉片表面 負閃電傾向于擊中顫振。
閃電系統設計 3 葉
根據以上描述，我們設計大功率風力發電機葉片防雷器系統如下：
3.1 基本設計要求
葉片通過配置閃光燈、引出線及其連接元件構成防雷器系統，這些元件可以是葉片結構本身的一部分，也可以并入葉片的組件中。它可以在規定的防雷器等級下承受相應雷流的海上打擊，確保樹葉在結構上不被破壞，并防止樹葉在下一次修復之前繼續工作。嗯；承受預期的磨損和風引起的振動，水分、顆粒物等，但不影響葉片的工作特性。測試防雷器系統葉片承受機械應力的能力。
3.2 葉接收器
刀片接收器位于刀片表面，可以攔截大部分雷擊。葉接收器可以維護和更換。
葉片接收器的保護范圍不能用保護角法和橫滾法計算確定。葉片接收器系統的設計是基于嚴格的檢查和測試確定的。
如果葉片中的接收器數量大于或等于以下規定值，則不進行高壓雷擊試驗中的初始引閃試驗。 [6] [7] [8] 刀片長度 L <20 m：1 個尖端接收器。葉長20m≤L<30m：當葉尖有1個葉尖接收器、1個壓力側接收器和1個吸力側接收器時。葉長 30 m ≤
L <45 m：旋轉葉片上放置一個卡諾尖端接收器、兩個壓力側接收器和兩個吸力側接收器。葉長 L ≥ 45 m：1 個葉尖接收器，3 個壓力側接收器，3 個吸力側接收器，分布在旋轉葉片上。
3.3 葉子中的引線
從長遠來看，a-line off 必須是可靠的連接，并且能夠承受雷電產生的電力、熱量和電動勢效應的聯合海上沖擊。下劃線應在模擬雷電試驗前貼在葉片上，并應與葉片一起測試其承受機械應力的能力。
b 雷電傳輸期間引線不得超過珊瑚礁溫度容差。
3.4 碳纖維葉片防雷器
保護碳纖維葉片涉及幾個不同且更復雜的挑戰。與玻璃纖維相反，碳纖維是導體。玻璃纖維葉片的損壞通常發生在前緣和后緣，但在未受保護的碳纖維葉片的情況下，它通常發生在導電碳所在的梁帽處。閃光帶通常用于防止來自碳纖維葉片的閃電。早期常用的方法是在刀片的橡膠層下埋一個蓋子，使金屬網與碳纖維層接觸。但是，擊中此網的雷電流會導致外殼破裂，必須進行檢查和維修。
該閃光帶屬于飛機雷達天線整流罩閃光帶-多節點，不連續。一系列薄導電元件放置在電阻材料的頂部，控制間隙，拉出薄的返回帶并粘在保護表面上，多節點閃光器是一個傳導雷電流的金屬通道。提供了一個小的間隙，當產生許多高壓電場時會電離。
4 防雷器檢測與驗證
葉片接收器和引出線阻擋和傳導雷電的能力可以通過以下方式之一進行驗證：
(1)葉片防雷器系統的性能檢查和試驗應按照IEC進行。
61400-24 附錄 D 中給出的高壓雷擊試驗和大電流試驗方法。根據規定的測試設備、測試產品、要求的測試布局和測試程序，在合格的測試單元中進行測試。葉片在預期的閃光位置接收閃光，葉片表面不被破壞，沿著表面的齊平纏繞，在沒有發生葉片表面斷裂的情況下，葉片向內側的層合結構將被破壞。測試通過標準的細節可以與制造商和測試單位協商確定。
(2) 與可證明與經認證的葉片類型（設計）相似的葉片類型或有文件表明其已成功防止雷電。
(3) 用于針對具有成功測試結果或成功服務經驗的葉片保護設計驗證可靠的分析軟件。