项目背景 在隶属于 Naturgy 集团的 Mouriños 与 Monte Tourado-Eixe 风电场中,检测到与大气放电(雷击)相关的频繁事故,这些事故影响了风力发电机叶片及金属部件的完整性。尽管根据西班牙国家气象局(AEMET)与 IEC 62305 标准的数据,拉科鲁尼亚(A Coruña)地区的一般雷击密度(称为 NG)被评定为中等——每年每平方公里约 3 至 6 次放电——但由于风力发电机的高度、天气条件以及 Vestas V126-3.45 MW 机型的空气动力学特性相互叠加,导致出现了非典型的静电行为。
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高湿度、强烈的温度梯度以及来自大西洋的频繁对流性风暴,使得该区域的大气环境更为复杂。尽管该地区的雷暴活动水平(ceraunic level)未达到极端值,但风力发电机的结构形态与材料组成显著提高了其发生放电的概率。 Vestas V126-3.45 MW 机型具有 90 米的轮毂高度和 61.6 米长的叶片(半径达 63 米),其叶尖的切向速度可超过每秒 75 至 80 米。在此高速状态下,空气颗粒与叶片复合材料表面之间的摩擦会引发摩擦起电效应,并在叶尖周围形成空气电离现象,特别是在相对湿度较低(低于 40%)的条件下尤为明显。

这种现象会导致电荷逐渐累积,并使局部电场梯度升高,甚至可超过 3 kV/m,在某些尖端区域已接近空气介电击穿的极限(约 30 kV/cm)。因此,即便没有完全形成的雷雨云,也会产生向上的流光,从而容易启动放电过程。 如此一来,风机所面临的雷击风险不仅取决于当地的雷暴活动水平,还与转子系统的几何特征、表面导电性以及电位分布密切相关。在加利西亚的风电场中,由于存在含盐空气与强对流气流,大气导电性增加,使得风力发电机易于成为向上先导的优先发射体。
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安装前历史风险与事件
在安装 CMCE Twin Max 系统之前,Monte Tourado-Eixe 和 Mouriños 风电场曾多次遭受雷击。2021 年至 2023 年间,维护团队记录了 74 起与电击直接相关的事件,造成接閃器、保护网以及金属接线端(如 SMT 或铜帽)损坏。这些事件导致风机非计划停机 48 至 72 小时,叶片更换成本高昂,并带来严重的运营风险。
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“由于雷击,我们不得不更换 P.E. Monte Tourado-Eixe 的一支叶片,以及 Mouriños 的另一支叶片。这些叶片的碳纤维帽加强层压板出现了严重损伤,这些碳帽用于纵向加固叶片结构。” ——胡安·何塞·卡萨伊斯(Juan José Casais)- RES GROUP