風力渦輪機面臨雷擊大問題

瞭解丹麥高壓實驗室如何探索保護渦輪機免受電湧影響

Holbøll 和高壓球隙 (1)。一個 400,000 伏單相變壓器 (2)。

阿拉斯泰爾·菲利普·懷珀

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風力渦輪機是避雷針——雷擊這些高聳、旋轉的結構可能會造成重大損壞。葉片爆炸;發電機和控制系統電子裝置被燒燬。為了弄清楚如何安全地疏導雷電,渦輪機制造商求助於丹麥技術大學的高壓實驗室。該實驗室使用巨型版本的標準電氣裝置,如球隙、變壓器和電容器,可以產生巨大的電弧——高達 800,000 伏交流電。這些裝置幫助公司測試新的渦輪機部件或機構在野外對電湧的反應。

“許多高壓實驗室看起來都像是 20 世紀 60 年代的產物,”該大學電力和能源中心教授兼副主任約阿希姆·霍爾博爾說。“但我們正在那裡用最新的裝置做必要的事情。其中一部分看起來總是有點老式,但這僅僅是因為它有效。”

該實驗室還在解決一個新問題:風力渦輪機變得如此之高,以至於它們經常產生“向上閃電”。這種型別的閃電起源於渦輪機自身的電場,並從葉片尖端躍起以迎接向下的閃電。霍爾博爾說,閃電的方向不會改變渦輪機所需的保護形式。但瞭解這些動態對於模擬風電場雷擊的頻率至關重要,高壓實驗室正在努力驗證對這種現象的理論和計算描述。2015 年,風力發電提供了丹麥 42% 的電力消耗。

關於 Karl J. P. Smith

Karl J.P. Smith 是美國科學促進會大眾傳媒研究員,目前是羅切斯特大學生物物理學、計算和結構生物學博士候選人。他是 10 美分故事專案背後的打字機故事講述者,也是《板凳隊員播客》的聯合創作者。

更多作者:Karl J. P. Smith
大眾科學雜誌第 315 卷第 6 期本文最初以“浪湧保護器”為標題發表於 大眾科學雜誌 第 315 卷第 6 期(),第 21 頁
doi:10.1038/scientificamerican1216-21
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