不同旋转角度下风机叶尖电晕放电空间电荷分布仿真分析

针对目前风力发电机叶尖附近空间电荷的分布特性不明确等问题,笔者利用仿真建模手段对风机叶片处于不同旋转角度时叶尖电晕放电进行了仿真研究,将风机叶片旋转时叶尖与周围空气的相对运动等效为叶尖流过的高速气流,考虑正极性离子与其他离子的附着与碰撞作用,建立了一种二维正极性电晕放电空间电荷分布模型;基于上述模型,得到了风机叶片旋转到不同角度时叶尖电晕放电正极性空间电荷的分布特性和以及正离子迁移规律。研究发现,在雷云电场作用下,由于风机叶片旋转时叶尖流过的高速气流提供给空间电荷的迁移速度远大于电场牵引力提供的迁移速度,因此叶尖电晕放电空间电荷的迁移扩散方向主要由叶尖高速气流的方向决定,此时在空间中不再呈对称分布的空间电荷使空间电位发生了畸变,使得同等高度下,叶尖接闪器左侧(迎风侧)电位高于右侧电位,且叶尖接闪器附近最大电场的方向向左侧偏移,且较静止工况时电场幅值也有所增加。本研究可为风机叶片上行先导起始和发展计算提供基础,为旋转风机叶片雷电防护系统设计提供理论依据。