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几组数据说明风力发电机叶片的电荷无法主动释放到接地体

几组数据说明风力发电机叶片的电荷无法主动释放到接地体

这几个月以来,我们陆续发布了一些关于风力发电机为什么容易遭受雷击、遭受雷击的根本原因是什么以及CMCE在风力发电机防雷中的应用和解决方案。

CMCE SERTEC

我们与不同的风机制造商和风场业主工程师们做了技术交流。大家对叶片旋转时摩擦空气产生的电荷会更加容易引雷的观点达成一致。但是,工程师们普遍认为,叶片上的接闪器有引下线并且接地,那么这些电荷也会沿着引下线泄放到大地。这是一个看似正确实际是错误的认知。

电荷移动(形成电流)需要三个基本条件:① 存在自由移动的电荷载子(如金属中的自由电子、电解液中的离子);② 存在电势差或电压(提供驱动力,如电源);③ 存在闭合回路(形成通路),让电荷能持续定向移动。

备注:电流 vs. 电子速度: 形成的电流(电信号)速度接近光速,但电子本身的漂移速度非常慢。

基于以上基础物理知识判定,叶片引下线是不会有电流的,即叶片上的电荷不会自主移动。

为此,我们委托不同的风电场的工程师测试了不同厂家型号风机三个叶片根部(该位置电流最大)引下线的电流,以此来证明有电荷移动泄放到大地(如果有持续的电荷泄放入大地,那么可以测试到持续的电流)。

测试结果证明:叶片根部被认为是电流最大的地方,测出的电流仅在几uA左右。

0.001mA

分辨率:0.01mA

分辨率:1mA

测试采用电流钳表(漏电流测试仪),它主要是靠钳头线圈感应引下线周围的电场来测试电流。机舱内部存在复杂的电场环境,因测出的电流数值在仪表的最小分辨率上,因此有理由相信这些数据实际上是机舱内部设备辐射的电磁场感应钳头的线圈而测出来的,或者引下线在周围电磁场环境中感应出的微弱电流,另外,导线穿越线圈位置不同时,电流会产生0.002mA(基于分辨率不同)左右的变化,基于量程和仪器误差的因素(如M-140 在量程30mA/300mA,精度±1.2%rdg±5dgt,Fluke 369 FC在量程3 mA – 30 A,精度1% + 5 位數)该电流可能不是叶片电荷移动产生的电流,而且周围电磁场在线路上感应耦合的电流或者误差电流。换句话说,引下线上的电流值在最小分辨率上的,可以认为是无限接近0。

这些数据证明,通常叶片上的电荷并不会主动去移动泄放。但是这些电荷是存在的,因为无论是在叶片吊装过程中还是在防雷检测过程中,都有人被静电击到或者损坏测试仪器的情况出现。

CMCE多电场补偿器的神奇作用在于,它的安装不会破坏现有风力发电机的避雷系统,而是利用。CMCE并联安装在引下线系统上,为电荷的移动提供了一个动力。在这种动力的加持下,叶片上的电荷源源不断的流向大地,使用电流钳表去测试接地线上的电流,在晴天可以测出100mA甚至更高的电流,是上述测试电流1uA的十万倍甚至更多。换算成电荷量,1s内可以释放0.1C的电量。而在阴天或者强雷暴天气中,1s可以释放1C以上的电量,以达到快速中和雷云电荷的目的。

风机在晴天时CMCE中和电荷产生的电流

风机在雷暴天气时CMCE中和电荷产生的电流

因此CMCE一旦接地,无论晴天还是阴天,无论安装在内部还是外部空间,只要有电场的环境中,CMCE都在24小时不间断的工作,可以测试到持续的无害的mA级电流。

同时,也欢迎更多的风电工程师与我们分享更多的引下线上的电流数据。

SertecCMCE 

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About Sertec

Sertec S.R.L.是一拥有24年历史的技术公司,在全球70多个国家有经销商,开发的CMCE 多电场补偿器拥有多项国际认证,包括IEC 62305、UKCA、CE、UL、北约(OTAN)、意大利船级社(RINA)和英国船级社(Lloyd’s Register),客户遍布各行业。