风力涡轮机面临雷击大问题

了解丹麦高压实验室如何探索保护涡轮机免受电涌影响

Holbøll 和高压球隙 (1)。一个 400,000 伏单相变压器 (2)。

阿拉斯泰尔·菲利普·怀珀

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风力涡轮机是避雷针——雷击这些高耸、旋转的结构可能会造成重大损坏。叶片爆炸;发电机和控制系统电子设备被烧毁。为了弄清楚如何安全地疏导雷电,涡轮机制造商求助于丹麦技术大学的高压实验室。该实验室使用巨型版本的标准电气设备,如球隙、变压器和电容器,可以产生巨大的电弧——高达 800,000 伏交流电。这些设备帮助公司测试新的涡轮机部件或机构在野外对电涌的反应。

“许多高压实验室看起来都像是 20 世纪 60 年代的产物,”该大学电力和能源中心教授兼副主任约阿希姆·霍尔博尔说。“但我们正在那里用最新的设备做必要的事情。其中一部分看起来总是有点老式,但这仅仅是因为它有效。”

该实验室还在解决一个新问题:风力涡轮机变得如此之高,以至于它们经常产生“向上闪电”。这种类型的闪电起源于涡轮机自身的电场,并从叶片尖端跃起以迎接向下的闪电。霍尔博尔说,闪电的方向不会改变涡轮机所需的保护形式。但了解这些动态对于模拟风电场雷击的频率至关重要,高压实验室正在努力验证对这种现象的理论和计算描述。2015 年,风力发电提供了丹麦 42% 的电力消耗。

关于 Karl J. P. Smith

Karl J.P. Smith 是美国科学促进会大众传媒研究员,目前是罗切斯特大学生物物理学、计算和结构生物学博士候选人。他是 10 美分故事项目背后的打字机故事讲述者,也是《板凳队员播客》的联合创作者。

更多作者:Karl J. P. Smith
大众科学杂志第 315 卷第 6 期本文最初以“浪涌保护器”为标题发表于 大众科学杂志 第 315 卷第 6 期(),第 21 页
doi:10.1038/scientificamerican1216-21
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