功率风力发电机叶片雷电分析与防雷器系统
雷击时的典型损坏如下：
1.1 裂缝和灰化
叶片表面的复合材料开裂或灰化，雷击点的金属部件燃烧或熔化。裂纹是由于机械损坏，灰化是由于热效应。
1.2 圆弧
闪电的流动往往在叶片内部形成弧线，或在叶尖雷击点与导体元件之间形成内部弧线。风电场对礁石的破坏最为严重，在礁石内部和礁石表面的空洞中会出现空气中的电弧，这与电损坏相对应。
1.3 朋克
当闪电在重组材料的层间流动时，层间有水分，因此内部电弧加热水分导致离岸压力使叶子爆裂或将叶子带到前后边缘和叶子。它沿着梁断裂，较小的裂开叶子的表面，较大的完全裂开叶子。压力波可以从被闪电击中的叶片通过辐条传递到其他叶片，造成损坏。对应于热效应和机械损伤。
2 防雷器闪电测试
2.1 雷击极性测试
测试方法是对叶片进行正、负放电各30次，结果正放电未击中闪光灯的次数为0，捕获率为100%。另一方面，负极放电未击中闪光灯的次数为9次，捕获率为70%。
从这些实验中得出重要结论。
(1) 闪电可能会直接击中刀片表面而不是闪光。
（2）叶尖前缀更容易捕捉闪电。
(3) 正闪电倾向于击中叶片表面 负闪电倾向于击中颤振。
闪电系统设计 3 叶
根据以上描述，我们设计大功率风力发电机叶片防雷器系统如下：
3.1 基本设计要求
叶片通过配置闪光灯、引出线及其连接元件构成防雷器系统，这些元件可以是叶片结构本身的一部分，也可以并入叶片的组件中。它可以在规定的防雷器等级下承受相应雷流的海上打击，确保树叶在结构上不被破坏，并防止树叶在下一次修复之前继续工作。嗯；承受预期的磨损和风引起的振动，水分、颗粒物等，但不影响叶片的工作特性。测试防雷器系统叶片承受机械应力的能力。
3.2 叶接收器
刀片接收器位于刀片表面，可以拦截大部分雷击。叶接收器可以维护和更换。
叶片接收器的保护范围不能用保护角法和横滚法计算确定。叶片接收器系统的设计是基于严格的检查和测试确定的。
如果叶片中的接收器数量大于或等于以下规定值，则不进行高压雷击试验中的初始引闪试验。 [6] [7] [8] 刀片长度 L <20 m：1 个尖端接收器。叶长20m≤L<30m：当叶尖有1个叶尖接收器、1个压力侧接收器和1个吸力侧接收器时。叶长 30 m ≤
L <45 m：旋转叶片上放置一个卡诺尖端接收器、两个压力侧接收器和两个吸力侧接收器。叶长 L ≥ 45 m：1 个叶尖接收器，3 个压力侧接收器，3 个吸力侧接收器，分布在旋转叶片上。
3.3 叶子中的引线
从长远来看，a-line off 必须是可靠的连接，并且能够承受雷电产生的电力、热量和电动势效应的联合海上冲击。下划线应在模拟雷电试验前贴在叶片上，并应与叶片一起测试其承受机械应力的能力。
b 雷电传输期间引线不得超过珊瑚礁温度容差。
3.4 碳纤维叶片防雷器
保护碳纤维叶片涉及几个不同且更复杂的挑战。与玻璃纤维相反，碳纤维是导体。玻璃纤维叶片的损坏通常发生在前缘和后缘，但在未受保护的碳纤维叶片的情况下，它通常发生在导电碳所在的梁帽处。闪光带通常用于防止来自碳纤维叶片的闪电。早期常用的方法是在刀片的橡胶层下埋一个盖子，使金属网与碳纤维层接触。但是，击中此网的雷电流会导致外壳破裂，必须进行检查和维修。
该闪光带属于飞机雷达天线整流罩闪光带-多节点，不连续。一系列薄导电元件放置在电阻材料的顶部，控制间隙，拉出薄的返回带并粘在保护表面上，多节点闪光器是一个传导雷电流的金属通道。提供了一个小的间隙，当产生许多高压电场时会电离。
4 防雷器检测与验证
叶片接收器和引出线阻挡和传导雷电的能力可以通过以下方式之一进行验证：
(1)叶片防雷器系统的性能检查和试验应按照IEC进行。
61400-24 附录 D 中给出的高压雷击试验和大电流试验方法。根据规定的测试设备、测试产品、要求的测试布局和测试程序，在合格的测试单元中进行测试。叶片在预期的闪光位置接收闪光，叶片表面不被破坏，沿着表面的齐平缠绕，在没有发生叶片表面断裂的情况下，叶片向内侧的层合结构将被破坏。测试通过标准的细节可以与制造商和测试单位协商确定。
(2) 与可证明与经认证的叶片类型（设计）相似的叶片类型或有文件表明其已成功防止雷电。
(3) 用于针对具有成功测试结果或成功服务经验的叶片保护设计验证可靠的分析软件。