4 葉片及部件的雷擊試驗
新標準規(guī)定,新型葉片防雷系統(tǒng)開發(fā)時,應(yīng)當檢查其設(shè)計是否具有轉(zhuǎn)移雷電的能力。測試時使用的葉片標本,包括尖葉和可以足夠代表完整性的防雷設(shè)計的尖葉內(nèi)側(cè)以及導(dǎo)流線系統(tǒng)、連接部件和設(shè)計的其他防雷部件。試驗包括高壓攔截試驗和大電流實體損壞試驗。
測試規(guī)范包括測試目的、每項測試詳細指導(dǎo)、試品選擇、測試波形、測量和數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)解釋、試驗步驟等。
4.1 高壓攔截試驗
高壓攔截試驗用來確定跨越非導(dǎo)電材料如風電機組葉片和機艙的特定雷擊點和擊穿路徑。因為在測試時流過的電流僅僅代表低峰值的雷電先導(dǎo)電流,而不是更加劇烈的雷擊電流,攔截試驗的目的僅僅是找到可能發(fā)生雷擊的路徑。這些試驗對試品造成的損害和電流試驗相比是微弱的。

圖6 葉片高壓擊穿路徑試驗(樣品應(yīng)在表示先導(dǎo)不同的接近方向的幾個位置進行試驗)

圖7 高壓搜索通路測試
大電流實體損壞測試用來評估雷電流的實際損壞。新標準提供的試驗方法適用于完整的葉尖設(shè)計和導(dǎo)流線,如連接部件等的一部分。
高壓攔截試驗專門測試風電機組葉片,也可以用來測試用玻璃纖維或其他非導(dǎo)電材料制造的機艙。該測試還可用來確定:
——先導(dǎo)攔截點和閃絡(luò)或葉片和其他非導(dǎo)電材料穿透路徑
的位置
——優(yōu)化防護裝置(接閃器)的位置
——沿或通過絕緣表面閃絡(luò)或穿透路徑
——防護設(shè)備的性能
新標準共安排了三個高壓攔截試驗,分別適用于葉片設(shè)計、開發(fā)、評估外表面積和導(dǎo)流帶的開發(fā)試驗。每次測試的安排都是為了得到電的活動現(xiàn)象,如在雷擊葉片前,測試樣本(不是在外電極)出現(xiàn)電暈、流光和先導(dǎo)。
圖6 是高壓發(fā)生器、試品、外電極的安排示意之一,三個高壓攔截試驗用的是同一高壓雷擊發(fā)生器,不同的只是試品的安排不同。
采用的高壓試驗波形應(yīng)當是雙指數(shù)開關(guān)型沖擊電壓,波頭上升時間為50μs~250μs,持續(xù)時間超過2000μs。選擇這一波形的原因是,這一波形最能代表構(gòu)筑物接受先導(dǎo)時的電場近場。
圖6 的試驗是最理想的試驗,因為它總是可以安排較大尺寸的外電極(例如實驗室地板的導(dǎo)電表面)使葉片試驗樣品周圍有更真實的電場環(huán)境。
新標準還定義了高壓搜索通路測試(swept channel test),在葉片旋轉(zhuǎn)時,葉片表面暴露在先導(dǎo)下的時候,在首次雷擊到達前,先導(dǎo)可能沿葉片面“搜索”一個短的路徑。該測試用圖7 描述,它可以用來評估:
——非導(dǎo)電(即電介質(zhì))復(fù)合材料表面可能的穿透位置
——非導(dǎo)電材料表面閃絡(luò)路徑
——實施防雷的防護設(shè)備(如導(dǎo)雷線)性能

圖8 絕緣材料制成的葉片大電流試驗