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摘要：风电叶片一旦遭雷击，则极易损坏，需及时得到有效地维修处理及改造优化，才能更好地确保风电叶片抗雷击能力得到增强。鉴于此，本文主要围绕着风电叶片雷击损坏方面维修和防雷改造开展深入的研究和探讨，期望可以为更多技术人员提供有价值的参考意见。
关键词：雷击；风电叶片；防雷改造；损坏维修
风电叶片实际运行期间，受雷击影响下内部构件极易受损，对此综合分析风电叶片雷击损坏方面维修和防雷改造，有着一定的现实意义和价值。
1、风电叶片的防雷系统缺陷及雷击损伤基本损伤特点
1.1 在风电叶片的防雷系统缺陷层面
从技术层面分析，叶片防雷综合系统早期并未经防雷系统试验验证。难以从叶片出厂报告当中获取风电叶片内部的防雷系统具体接闪率，在一定程度上，叶片自身耐受超值即雷电流最高参数值。接闪装置和引下线，属于叶片防雷综合系统核心装置。在标称可耐受性首次200KA雷击叶片上面可了解到，经雷电流40KA情况下，接铝合金材料接闪装置，金属升华会产生，叶片表面处蒙皮温度升高后，会有损伤或者开裂现象产生[1]。
1.2 在雷击损伤基本特点层面
风电叶片依照着实际损失特点主要包含着电气损伤、机械损伤。无论是电气损伤，还是机械损伤，内含可修复性与功能性这两种不同损伤，下列为详细描述分析：一是，机械损伤即叶片受雷电接闪影响，结果与表面有机械损伤产生，包含着叶片断裂、蒙皮开裂、叶尖炸开等现象。结合损伤程度，叶片严重炸裂即为功能损伤当中不可修复性；轻度者及蒙皮处开裂大部分因引下线位置电磁力层面因素而产生的叶尖开裂这一现象，从属可修复的损伤类型；二是，叶片电气损伤和机械损伤往往存在着较大差异性。电气损伤通常无法修复，如夜间导线熔断现象；电气损伤即接闪装置难以耐受于超值电流，以至于接闪装置受损，叶片镶嵌并无高温膨胀及开裂现象产生。故而，叶片电气损伤产生原因大部分集中于工艺材料因素层面。
2、维修处理和防雷改造
2.1 在维修处理层面
1）系统维修
风电叶片遭雷击后损伤，极易破坏到叶片内部防雷系统，尤其是雷击损伤所在位置及防雷导线极易有电阻过大、熔断相关问题产生。故而，维修处理期间应当先检测维修好叶片防雷系统，以为防雷系统维持可靠稳定运行状态提供保障。
2）结构维修
对于叶片结构损伤维修处理，因高空作业的基本条件十分有限，故通常以填补、挖补等手段实施结构维修处理。填补维修手段，即以局部结构处预制构件的填补手段复原该部分结构。填补这一维修处理手段具体实施期间，去除掉破坏区域之后，留下规则形状凹槽，槽体边缘需打磨成为阶梯变化形式斜面，直接将预先制作完成预制件有效粘结至斜面上面，在粘结期间，需确保维修区域型线能够良好吻合，然后，增强预制件和斜面所在年界面；挖补维修处理手段，即为依照着相应维修处理标准，彻底打磨掉已损伤结构层，打磨处理期间，周边务必打磨成有倾斜度一个倒角，逐层铺补处理，复原结构[2]。
2.2 在叶片接闪基本原理及其防雷改造层面
1）在接闪通道选择层面
叶片接闪，即因高电场情况之下，地表物所在表面位置产生了静电的电荷；处于较为晴朗的天气条件，大气电场产生120V/m的强度；而雷雨天气，电气电场会产生3.4kv/m的强度，以至于风力发电装置表面和叶片表面均会有静电电荷形成。大气电场发生强度变化情况，叶片因从属非金属材质的一种物体，处于较为晴朗的天气条件，此叶片表面一般无较多的静电电荷。叶片结构属于空腔类型，处于较为晴朗的天气条件从属非导体的空腔类型，该腔体内引下线的表面位置通常有静电的电荷附着；雷雨天气，叶片表面一般受水膜影响，产生实质性的导体空腔，配合高电场的作用，此叶片内引下线一般可感应到较大的正电电荷，处于静电的平衡作用条件，此叶片底层位置电量呈负电荷状态，者其表面所在水膜层则带正电荷，该水膜实际运行期间，电荷会自叶片根部逐渐向着叶片尖部流动着。此叶片表面的电荷量则呈增长态势，它的表面位置和叶尖处的接闪装置呈上行先导状态，叶片所在电场实际强度则取决于上行先导具体的数量。叶片表面位置上行先导，其和雷雨云环境下下行先导可有效贯通，而后，形成了接闪的通道。
叶片处于雷雨天气之下，一般会变形成一种导电腔体，其表面一般受引下线所形成感应和等量电荷处于同步状态，受水膜层面作用流动，而单位面积之下会和叶片当中引下线还有人工定位相应放电装置实现同步形式上行先导，此叶片部分上行先导、雷云部分的下行先导两者间有选择性击穿产生。击穿空气条件下，雷电先导通常会选定较低阻抗通道保持下行状态，击穿空气具体传导参数设20-50m/us。依照50m/us此传导最快的参数实施计算，其上/下行的先导处350m击距最短的时间则为6us，由于需考虑通常难以判定出此接闪的一瞬间，叶片到底维持满发或者脱网哪种运行状态，故需增设17转/min这一工况，将叶片处于5-6us时间段行进弧度算出来。因叶片长度存在着差异性，同等时间叶片的行进弧度也有差异性存在，故叶片人工化定位放电设备形成先导是基本参考量。雷雨天气环境下，叶片表面和人工式定位放电设备有若干上行先导，人工式定位放电设备上行先导和雷云部分下行1先导处于1us条件有一定导通现象。6us条件雷云所在下行/上行的先导有效导通，因叶片偏转已产生，人工定位形式放电设备所在上行先导1则随时位移，叶片表面所在上行先导2占据了位置优势；此叶片表面所在上行先导2，其可贯通至雷云部分的下行先导，而后形成了相应的放电通道。人工式定位放电设备并未实现有效接闪。
2）在防雷改造层面
通过前文分析可知晓，叶片有效较低接闪率产生客观因素是叶片标提供系统接地通道上行先导较少数量，大部分上行先导均因叶片表面的触发所产生，叶片接闪装置形成上行先导无优势性，故接闪装置形成上行先导呈较低有效的导通率状态，叶片会有极高损坏率。现阶段，国外成功将雷电分流装置有效应用至风电领域当中。风电雷电分流装置，它是以航空产品为基础改造升级新产品，结构属于机械化镶嵌式，相比较表面粘贴普通导体结构，表面抗盐雾性极强、雨蚀及风蚀较为稳定，应用于风电叶片优化改造项目当中均取得理想化效果。在一定程度上，雷电的导流条基本运行原理即为：以高频电流为基础集肤效应，从属高频电流。正常运行条件下，该叶片表面的导流条所在上行先导实现了导通，其雷电能流沿着此导流条的表面导体有效传导到相应的接闪装置，击穿性放电实现，实验可证明产品能够经230KA+10Mj的能量冲击。工程改造实践中，雷电的导流条有着便捷化操作及低成本优势，备受广大用户认可。借助雷电的导流条，能够确保叶片有效的接闪率得到提升，叶片因雷击所产生损失也得以减少，雷雨季节机组可维持安全稳定地运行状态。
3、结语
综上所述，风电叶片雷击损坏集中表现在接闪装置和引下线层面上，对于此方面维修和防雷改造，需广大技术员结合具体情况，做好针对性分析及维修改造处理，以为风电叶片维持安全稳定地运行状态提供可靠性保证。
参考文献
[1]Bruce Glushakow.风电机组叶片、电子器件及人员防雷研究[J].风能,2018,16(012):626-627.
[2]黄有慧,易华,杨瑞志.雷电导流条在风力发电叶片防雷改造中的应用[J].天津科技,2019,12(08):599-600.