[发明专利]测算风力发电机组防雷等级的方法

说明书

本发明提供一种测算风力发电机组防雷等级的方法，包括以下步骤：S1、根据气象部门的数据计算风场所在地年平均雷击密度；S2、根据回击电流强度对等效截面半径的影响，计算与风机接收相同雷击次数的等效截收面积；S3、根据风场所在地形选择合适的环境因素，并依据风力涡轮发电机系统防雷规范中的表述，计算风力发电机组的年平均直击雷数量；S4、根据步骤S3得到的风力发电机组的年平均直击雷数量，确定风力发电机组防雷等级。本发明提供的测算风力发电机组防雷等级的方法，便于得到更加科学的雷击等效截收面积，从而能够更加有效地为不同机型的风电机组选择合适的雷电防护等级，提高风电机组防雷保护设计施工过程中的经济型与有效性。

技术领域

本发明涉及风力发电机组领域，具体涉及一种测算风力发电机组防雷等级的方法。

背景技术

对于一般建筑物而言，为了对避雷性能进行分析首先需要得到避雷设施的闪击距离或者吸引半径，随后使用数学方法计算得到等效截收面积，通过考虑当地的年雷击密度得到遭受雷击概率。因此，通过计算得到准确的闪击距离以及吸引半径是对建筑物雷击评估的关键数据，对合理规避由雷电造成的风险就显得尤为重要。

根据IEC 61400标准中的定义，在计算风力发电设备等效截收面积时可将其视为静止的高塔看待，高度为底座杆塔与叶片长度之和。在地面以高度值的3倍为长度形成的范围为等效截收面积。可以将其视为是折线法的变形，然而这种方法并不包含任何物理上的含义，对于高度较高的物体来说过分夸大了其等效截收面积，仅仅是为了满足标准中雷击风险评估而提出的折中方案。无法得到准确的等效截收面积。而准确的等效截收面积对于为不同机型的风电机组选择合适的雷电防护等级尤为重要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供的测算风力发电机组防雷等级的方法，便于得到更加科学合理的雷击等效截收面积，从而能够更加有效地为不同机型的风电机组选择合适的雷电防护等级，提高风电机组防雷保护设计施工过程中的经济型与有效性。

本发明提供的一种测算风力发电机组防雷等级的方法，包括以下步骤：

S1、根据气象部门的数据计算风场所在地年平均雷击密度N_g；

S2、根据回击电流强度对等效截面半径的影响，计算与风机接收相同雷击次数的等效截收面积A_e；

S3、根据风场所在地形选择合适的环境因素C_d，并依据风力涡轮发电机系统防雷规范中的表述，计算风力发电机组的年平均直击雷数量N_d；

S4、根据步骤S3得到的风力发电机组的年平均直击雷数量N_d，确定风力发电机组防雷等级。

可选地，步骤S2包括以下步骤：

S21、根据IEC62305规范计算闪击距离S；

S22、根据闪击距离S和机组高度h，计算雷击区域在地面上投影的半径r与机组高度h之间的函数r(h)；

S23、根据发电机组中塔杆的高度H、叶片的长度L以及旋转角度θ，计算出发电机组在旋转过程中的高度h(θ)和宽度W(θ),所述旋转角度θ为位于塔杆最顶端的叶片与竖直轴线之间的夹角；

S24、将步骤S23中得到的h(θ)代入步骤S22所得到的函数r(h)中，计算雷击区域在地面上投影的半径r；

S25、根据规则建筑物的等效截收面积计算方法，计算等效截收面积与旋转角度θ之间的函数A_e(θ)；并将步骤S24得到半径r和步骤S23得到的宽度W(θ)代入A_e(θ)中，得到等效截收面积A_e。