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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。