隨著風力發(fā)電的規(guī)�；焖侔l(fā)展,風電機組的單機容量與機身高度都不斷增大,百米以上的高空旋轉(zhuǎn)葉片極易遭受雷擊。風機葉片一旦遭受雷擊故障,需花費大量的人力和物力進行維修或更換,經(jīng)濟損失巨大。提高風電機組的雷擊防護能力,除了加強雷擊接閃系統(tǒng)的優(yōu)化設計外,還需增強葉片材料和機械結(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對槳葉材料和葉身結(jié)構(gòu)的損傷以及爆裂破壞機制,為葉片材料選取和機械結(jié)構(gòu)的防雷設計提供理論依據(jù)。本文研究雷擊電弧作用下風機葉片的材料損傷與沖擊爆裂機制,重點開展了以下幾個方面的研究工作:雷擊葉身時沿面、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的前提。本文采用風機葉片平板模型,借鑒并改進IEC 61400 24 2010沖擊電壓掃掠實驗,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,負極性電壓下電弧傾向于沿材料表面發(fā)展,且電壓越高,沿面電弧長度越大。實驗結(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數(shù)量和擊穿區(qū)域跨度的... 

【文章來源】：華北電力大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２風機葉片雷擊故障案例??Ｆｉｇ．?１－２?Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ?ｆａｕｌｔｓ?ｏｆ?ｗｉｎｄ?ｔｕｒｂｉｎｅ?ｂｌａｄｅ??

電方面的研究。華北電力大學的行晉源｜１Ｕ２］根據(jù)空間電導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），通過分析電磁力、空氣阻力、熱浮力和風載荷對電弧??運動的影響，得到了潛供電弧運動軌跡；山東大學的師偉認為當雷電負極性下??行先導己發(fā)展點與潛在發(fā)展點之間的平均電場強度大于先導在大氣環(huán)境中發(fā)展??的臨界擊穿場強時，先導就可能向這一潛在發(fā)展點發(fā)展，發(fā)展的概率與該平均??電場強度有關，如式（１－１），并由此建立了多分支的下行先導發(fā)展模型，計算??得到了多分支的雷電下行先導發(fā)展路徑，結(jié)合上行先導以及連接過程的仿真計??算，得到了雷電先導多分支路徑［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丨取；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）為先導由》７點向ｎ點發(fā)展的可能性；??＆為先導在大氣中發(fā)展的臨界擊穿場強；￡（ｍ．？）是己點；》與點ｎ之間的平均場??強；Ｎ為此種可能擊穿點的個數(shù)。??１１??圖１－６雷電先導觀測結(jié)果與仿真結(jié)果的對比１｜３１??Ｆｉｇ．?１－６?Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｐａｔｈ?ｏｆ?ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ?ｌｅａｄｅｒ??１９５８年，德國學者Ｏｂｅｎａｕｓ首次提出污穢絕緣子沿面閃絡的平板模型Ｍｌ，??如圖１－７所示，數(shù)學表達式如式（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】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]弓網(wǎng)電弧磁流體動力學模型及溫度分布研究[D]. 韓偉鋒.西南交通大學 2014
[3]基于CCD輻射能圖像的焚燒系統(tǒng)溫度場重建技術研究[D]. 王興剛.浙江大學 2010
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本文編號：3315234