[發(fā)明專利]基于雷電物理的風(fēng)機葉片動態(tài)擊距與電氣幾何模型的構(gòu)建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710502083.8
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107179462B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張黎;王國政;李慶民;張雯芳;鄒亮;趙彤;方致陽
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 濟南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種基于雷電物理的風(fēng)機葉片動態(tài)擊距與電氣幾何模型的構(gòu)建方法，其特征是：以雷電先導(dǎo)發(fā)展的物理模型為基礎(chǔ)，并以負(fù)極性雷擊描述雷擊過程，將負(fù)極性雷擊分為三個階段，下行先導(dǎo)向下發(fā)展，上行先導(dǎo)起始，上下行先導(dǎo)連接過程，假定雷電下行先導(dǎo)豎直向下發(fā)展，當(dāng)上、下行先導(dǎo)的流注相遇時發(fā)生雷擊，將發(fā)生雷擊時上行先導(dǎo)流注頭部的高度定為擊距，據(jù)此計算出風(fēng)機葉片動態(tài)擊距，以體現(xiàn)風(fēng)機葉片上不同位置具有不同的擊距，以及風(fēng)機葉片所處位置的變化而改變擊距，在假設(shè)雷電流數(shù)值向下發(fā)展的前提下，根據(jù)動態(tài)擊距，建立針對風(fēng)機葉片的電氣幾何模型；

所述風(fēng)機葉片動態(tài)擊距的計算方法包括：

1)根據(jù)雷云和下行先導(dǎo)位置，求出風(fēng)機周圍的背景電位，計算空間電離產(chǎn)生的電荷數(shù)，判定電暈起始，若電暈不起始，下行先導(dǎo)進(jìn)一步向下發(fā)展；

2)電暈起始后，由風(fēng)機周圍電位曲線計算電暈區(qū)域電荷，當(dāng)電暈區(qū)域電荷大于設(shè)定值時流注向先導(dǎo)轉(zhuǎn)化，否則下行先導(dǎo)進(jìn)一步向下發(fā)展；

3)先導(dǎo)起始后，假定一個初始先導(dǎo)長度，根據(jù)電位畸變曲線計算上行先導(dǎo)發(fā)展過程，當(dāng)上下行先導(dǎo)頭部之間的平均場強為Estr時確定接閃，最終求得上行先導(dǎo)和流注的發(fā)展高度；所述Estr為流注區(qū)電場近似于恒定值，4.5×10⁵V/m。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于雷電物理的風(fēng)機葉片動態(tài)擊距與電氣幾何模型的構(gòu)建方法，其特征是：根據(jù)風(fēng)機葉片電氣幾何模型中暴露弧、屏蔽弧以及風(fēng)機葉片旋轉(zhuǎn)角度的幾何關(guān)系，計算風(fēng)機葉片電氣幾何模型暴露距離，進(jìn)而得到風(fēng)機葉片防雷系統(tǒng)效率。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于雷電物理的風(fēng)機葉片動態(tài)擊距與電氣幾何模型的構(gòu)建方法，其特征是：風(fēng)機葉片的電氣幾何模型上包括葉片接閃器的擊距、葉片葉身處的擊距、暴露弧和屏蔽弧，確定所研究葉片部分防雷效率時，首先明確葉片的擊距對應(yīng)的暴露弧和屏蔽弧包絡(luò)線的起始點。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于雷電物理的風(fēng)機葉片動態(tài)擊距與電氣幾何模型的構(gòu)建方法，其特征是：當(dāng)雷電流幅值增大，暴露弧會繼續(xù)減小至消失，葉片得到完全屏蔽，此時所對應(yīng)的雷電流幅值為葉片接閃失敗的最大雷電流。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于雷電物理的風(fēng)機葉片動態(tài)擊距與電氣幾何模型的構(gòu)建方法，其特征是：雷電下行先導(dǎo)采用先導(dǎo)通道電荷分布模型。

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于雷電物理的風(fēng)機葉片動態(tài)擊距與電氣幾何模型的構(gòu)建方法，其特征是：利用風(fēng)機葉片電氣幾何模型，分析風(fēng)機葉片角度、雷電流幅值和接閃器布置對防雷系統(tǒng)效率的影響，最后基于風(fēng)機葉片長間隙下?lián)舸嶒烌炞C了該模型的有效性。

7.如權(quán)利要求1所述的一種基于雷電物理的風(fēng)機葉片動態(tài)擊距與電氣幾何模型的構(gòu)建方法，其特征是：當(dāng)風(fēng)機的塔筒高度、雷電流幅值固定時，葉片的擊距與葉片上的位置和旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)。

8.如權(quán)利要求1所述的一種基于雷電物理的風(fēng)機葉片動態(tài)擊距與電氣幾何模型的構(gòu)建方法，其特征是：風(fēng)機防雷系統(tǒng)效率為：

其中，Es為葉片防雷系統(tǒng)分級效率，雷電流幅值為I，Imin和Imax分別為雷電流最小和最大幅值，葉片呈角度θ，f(I)為關(guān)于雷電流幅值的概率函數(shù)，lMN(I，θ)表示暴露距離的總和，lMO(I，θ)表示總區(qū)域距離。

9.如權(quán)利要求1所述的一種基于雷電物理的風(fēng)機葉片動態(tài)擊距與電氣幾何模型的構(gòu)建方法，其特征是：在暴風(fēng)雨天氣風(fēng)機停運時，避免有風(fēng)機葉片接近水平，使葉片豎直向上；增加葉片接閃器時，要考慮接閃器之間的屏蔽效應(yīng)。