雷电对风力发电机组的危害及对策
风力发电系统防雷技术改进措施分析
风力发电系统防雷技术改进措施分析发布时间：2021-04-12T10:08:18.187Z 来源：《科学与技术》2020年36期作者：刘涛[导读] 风电行业是一个正处于高速发展的行业，近年来雷击事件屡刘涛广东粤电湛江风力发电有限公司广东湛江 524000摘要：风电行业是一个正处于高速发展的行业，近年来雷击事件屡有发生，致使风电机组无法使用。
本文主要讨论风力发电系统防雷问题，经过对风电机组中的防雷性能以及防雷技术进行分析，相应地提出有针对性的防雷措施，保证风电场的安全性。
关键词：风力发电系统；防雷技术；改进措施引言雷电灾害是影响风力发电综合效率的重要原因，一直都是重点研究对象，需要在前期设计阶段做好可靠的防雷保护处理，通过多种保护措施的相互配合，将雷击灾害产生的影响控制到最小，为风力发电系统的可靠运行提供可靠保障。
虽然现在可以选择的防雷保护技术越来越多，但是为满足风力发电实际需求，还需要在现有基础上持续研究。
一、雷电的来源及雷电对风力发电机的危害1.1 雷电的来源雷电是直接产生于大气中的，在整个大气环境中含有大量的气体离子，包括正离子和负离子。
这些正、负离子在大气中携带微弱的导电性，进而造成大气电场、电流以及雷电的产生。
一般雷电现象会比较频繁地发生在较高建筑物、沿海及山地区域。
风力发电机为了更多地利用风能，也是布置在山地和海边这些比较空旷的地区，因此风力发电机容易受到雷电的袭击。
1.2 雷电的危害针对风力发电系统来讲，因为需要以风力资源作为生产根本，必须要建设在野外空旷区域，并且叶片均保持较高高度，这样就决定了其更容易受到雷击影响。
叶片为雷击的主要对象一般情况下雷击损害主要集中在叶尖部位，很少会造成整个叶片损坏，其成本非常高，被损坏需要花费较多费用进行维修甚至换新。
当叶片遭受雷击后，会释放出大量的能量，过大雷电流会促使叶尖结构内部温度急剧升高，水分受热汽化膨胀，产生较大的机械力，而导致叶尖结构破裂损坏，部分情况下甚至会造成整个叶片开裂。
对风力发电机组直击雷防护措施的探讨46
对风力发电机组直击雷防护措施的探讨摘要:本文探讨了风力发电机组的防雷技术，从直击雷对风力发电机组的危害的后果分析，探讨了其对应的防雷措施。
关键字：风力发电机组；直击雷；措施1.直击雷对风力发电机组的危害作用在遭受直接雷击时，强大的雷电流从雷击点流入被击物体，产生的热量能够在雷击点范围内及电流通路附近引起很高的温度，可以造成金属物体熔化或非金属物体的烧毁，这就是雷击热效应危害的典型表现。
一直以来风力发电机组的直击雷的防护都是利用机组的金属部分接闪，通过转动和非转动系统部件间的放电间隙过渡，流经引下线，然后通过良好的接地装置迅速而安全地引入大地。
机组上，桨叶、轴承和机舱特别容易遭受直击雷，下面就这三个部位进行相应的分析。
2.桨叶的防雷措施传统的桨叶防雷装置，主要由接闪器和引下导体组成。
通常将接闪器做成盘形状，将其嵌装在桨叶的叶尖部，盘面与叶面平齐。
当桨叶叶尖受到雷击时，雷电流由接闪器导入引下导体，叶片根部通过截面积不小于70mm2的铜芯电缆连接到轮毂，通过放电间隙把雷电流从叶根部轮毂引至机舱主机架和塔筒等，最终通过引下线泄入大地。
现在的大型风机使用的叶片,从结构上可分为两大类型:定浆距失速型风机和变桨距风机,前者广泛使用的是有叶尖阻尼器结构的叶片,后者则采用无叶尖阻尼器的叶片。
（1）无叶尖阻尼器的叶片防雷结构对于无叶尖阻尼器的叶片，一般是在叶尖部分的玻璃纤维外表面预置金属化物作为接闪器，并与埋置于叶片内的铜导体相连（50mm2铜导体与叶根处的金属法兰连接）。
外表面金属化物可以采用网状或箔状结构。
雷击可能会对这样的表面造成局部熔化或灼蚀损伤，但不会影响叶片的强度或结构。
（2）有叶尖阻尼器的叶片防雷结构在有叶尖阻尼器的叶片，通常是在叶尖部分的玻璃纤维中预置金属导体作为接闪器，通过碳纤维轴与用于兼作引下导体的刹车控制线（缆）连接，这种结构可以耐受200KA的冲击电流实验而叶片却不会损伤。
虽然这种叶片是金属结构组成的，雷击概率比绝缘材料制成的叶片高，只要要求导电结构有足够的强度和横截面积安全的将雷电流引入大地就可以了。
风力发电机组防雷技术分析
风力发电机组的特点是整机全部由大部件的钢构材料组成，如塔筒、发电机、齿轮箱、轴承等，当机组遭到直击雷时，整机电位瞬态抬升，雷电流通过叶片变桨轴承、轮毂、主轴到偏航齿轮、塔筒、基础环向大地泄放电荷，这时作为整机参考地面积最大的塔筒上将产生几千伏甚至上万伏的瞬态电压，如果整机中某部分的等电位工艺所采用接地线的阻抗不一致，则有可能造成阻抗较低端因高电位反击击穿造成设备损坏。
2.转移电荷。物体遭受雷击时，大多数的电荷转移都发生在持续时间较长而幅值相对较低的雷电流过程中。这些持续时间较长的电流将在被击物表面产生局部金属熔化和灼蚀斑点。在雷电流路径上一旦形成电弧就会在发生电弧的地方出现灼蚀斑点，如果雷电流足够大还可能导致金属熔化。这是威胁风电机组轴承安全的一个潜在因素，因为在轴承的接触面上非常容易产生电弧，它就有可能将轴承熔焊在一起。即使不出现轴承熔焊现象，轴承中的灼蚀斑点也会加速其磨损，降低其使用寿命。
风力发电机组防雷技术分析
摘要：本文作者介绍了雷击造成的电力危害，从雷电发生的机理和雷击过程入手，对风电机组的防雷技术进行阐述分析。关键词：风力发电机组设计浅析
风力发电机组是整个风力发电厂的核心装置，对我国电力系统的正常运行有着重要的影响。发电厂在制定生产计划时要注重发电机组控制器的防雷设计，从内部、外部等角度去综合考虑防雷结构安排，为发电机组创造良好的运行环境。雷电事故的处理效率对发电厂的经济效益、生产秩序、设备运行都有着很大的影响。
五、结束语
由于雷电现象具有非常大的随机性，因此不可能完全避免风电机组遭受雷击，只能在风电机组的设计、制造和安装过程中，采取防雷措施，使雷击造成的损失减到最小。
参考文献：
[1]叶启明.大型风力发电机组系统结构与特点[J].大众用电，2009，（7）.
风电场雷击事故原因分析与改进建议
◎陈珊珊风电场雷击事故原因分析与改进建议一、雷击对风机影响概述从世界范围来看，各国风力发电系统都存在一定的雷灾问题。
随着风电单机容量和风电场建设规模的的逐年增加，风机的安全稳定性问题尤为突出，影响风机安全稳定运行的原因众多，其中雷电是风机最为重要的影响因素之一。
一方面，风电场所处的自然环境通常比较空旷也极其恶劣，比如风能资源充足的山区，近海和戈壁，这种自然环境可能存在高温、高盐雾程度、高湿度等问题。
与此同时该种环境中风机的接地条件很复杂，风电场场址的土壤电阻率普遍很高，通过一般的接地设计很难将风机的接地电阻控制在安全标准范围内。
其次，风机自身结构高大，现今世界范围内新装设的风机，主用机型的容量通常在2.0-5.0MW 之间，大部分新装风机高度已达100~160m，加之风电机组在运行时桨叶的旋转作用，使得风机易被雷击。
再次，风机叶片、发电机、电控系统等各部分构造复杂，元器件灵敏度高，易受感应过电压的危害，由于内部空间有限，与建筑物防雷类别，设备的安装难以达到建筑物中所规定的最低的雷电安全距离，这对风机内部电子设备的防雷提出了更高的要求。
关于雷击导致的风电机组损坏问题，不同的机构发布的数据略有差异，但是都表明雷电是导致风电机组损坏的主要原因之一，统计数据表明雷击事故占风电场自然事故中的3/5以上，严重威胁风电场的安全稳定运行。
1995年，国际电工委员会就制定了IEC-61662标准。
2006年，国际电工委员会重新修订颁布雷电灾害风险评估标准，更名为IEC-62305。
其主要内容包括建筑物与服务设施的分类、雷电灾害与雷电损失、雷灾风险、防护措施的选择以及建筑物与服务设施防护的基本标准等。
同时IEC/TR-61400-24中也给出了防雷需要考虑的因素，主要内容包括风力发电系统的雷击灾害资料统计、雷击灾害风险评估、风电设施和人员安全的雷电防护、风机接地系统等内容。
二、直击雷对的风机结构的危害风电机组遭受雷击的过程实际上就是带电雷云与风电机组间的放电过程。
风力发电机组防雷接地的探讨
风力发电机组防雷接地的探讨摘要：随着风力发电技术的不断发展，越来越多的风力发电机组被建设起来，但是由于其高耸的塔身和叶片，容易成为雷击的对象，给设备带来损坏和安全隐患。
因此，风力发电机组的防雷接地问题备受关注。
基于此，文章首先阐述风电机组的雷电危害，然后综合分析其防雷接地措施。
关键词：风力发电机组；防雷接地；措施引言风力发电机组的防雷接地是指在雷电天气下，通过合理地设计和布置接地装置，将雷电能量释放到地面，保护设备和人员的安全。
一、风电机组的雷电危害风电机组在运行过程中可能会受到雷击，从而产生雷电危害。
首先当雷电直接击中风电机组时，可能会损坏机组的设备或者导致机组停机。
同时，由于风电机组往往建造在山顶等高地区，所以直接雷击还可能导致山火等附带危害。
其次当雷电在附近地区击中时，会产生电磁场，从而感应出电流来。
这些电流可能会对风电机组的电气设备造成损坏。
此外当雷电击中地面时，会产生接地电流。
如果接地电流通过风电机组的接地系统流过去，可能会导致接地系统受损或者引发火灾等危险。
为了减少这些危害，风电机组需要采取一些保护措施，如安装避雷针、接地系统等。
同时，在风电机组的设计和建造中，也需要考虑雷电危害因素，从而尽可能地减少潜在的危害。
二、风电机组的防雷接地措施（一）叶片防雷风电机组的叶片是一个主要的防雷目标，因为在风电机组运行过程中，叶片处于高处，容易受到雷击。
因此，为了保护叶片，需要采取一些防雷接地措施。
首先在叶片上安装一根或多根雷电接地线，将叶片与地面接地，以减少雷击对叶片的影响。
同时也可以在叶片上安装避雷针，可以有效地将雷电引到避雷针上，从而保护叶片不受雷击。
此外可以在叶片表面涂上一层防雷涂层，可以减少雷击对叶片的影响，从而保护叶片。
与此同时可以在叶片表面安装一层接地网格，将叶片与地面连接起来，以减少雷击对叶片的影响。
需要注意的是，不同的叶片防雷措施适用于不同的情况，需要根据具体情况进行选择。
同时，为了确保叶片防雷措施的有效性，需要进行定期检查和维护，及时更换损坏的部件，以保障风电机组的正常运行。
风力发电机组叶片雷击损伤及防护措施
风力发电机组叶片雷击损伤及防护措施马磊(三峡新能源施甸发电有限公司云南保山678200)摘要：近几年新建的风电场大多数都选址在高山上，地形复杂，雷暴日较多，随之而来的是风力发电机组叶片受雷击的风险也进一步加大。
叶片在风电机组中位置最高，是雷击的首要目标，是最容易受到雷击损伤的部件，因此叶片是整个风电机组防雷保护的重点。
对此，该文就风力发电机组叶片雷击损伤的机理及防护措施进行简单的分析，并提出一些可供参考的意见与措施。
关键词：风力发电机组叶片雷击防护中图分类号：TM315文献标识码：A文章编号：1672-3791(2022)01(a)-0051-04 Lightning Damage of Wind Turbine Blade and Its ProtectiveMeasuresMA Lei(Three Gorges New Energy Shidian Power Generation Co.,Ltd.,Baoshan,Yunnan Province,678200China) Abstract:In recent years,most of the newly-built wind farms are located on high mountains,with complex terrain and more thunderstorm days,followed with the further increase of the risk of lightning stroke on the blades of wind turbines.The blade is the highest position in the wind turbine,which is the primary target of lightning stroke and the component most vulnerable to lightning damage.Therefore,the blade is the focus of lightning protection of the whole wind turbine.In this paper,the mechanism and protective measures of lightning damage to wind turbine blades are briefly analyzed,and some suggestions and measures for reference are proposed.Key Words:Wind turbine;Blade;Lightning strike;Protect雷击是对风电机组安全稳定运行危害最大的一种自然灾害。
风力发电防雷方案
风力发电防雷方案一、概述风能是当前技术最成熟、最具备规模开发条件的可再生洁净能源。
风能发电为人与自然和谐发展提供了基础。
由于风力发电机组是在自然环境下工作，不可避免的会受到自然灾害的影响。
由于现代科学技术的迅猛发展，风力发电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多能量，轮毂高度和叶轮直径随着增高，风机的高度和安装位置决定了它是雷击的首选通道，而且风机内部集中了大量敏感的电气、电子设备，一次雷击带来的损坏将是非常大的。
因此，必须为风机内的电气、电子设备安装完整的防雷保护系统。
通过安装防雷保护装置，设备得到了保护，维护和维修费用降低，并且可以提高设备正常工作的时间。
从效率方面考虑，应该从风电机组的设计阶段就考虑其防雷保护的问题，这样就可以避免日后的昂贵的维修费用和改造工程。
只有可靠工作的设备才能让投资尽快收回。
也只有如此，才能让更多的潜在投资者接受这一系统。
二、设计依据标准1、Germanischer Lioyd;Vorschriften und Richtlinien,Kapitel IV:Nichtmaritime Technik,Abschnitt1:Richtlinie fur die Zertifizierung von Windeenergieanlagen《GL指导文件IV-1风力发电系统》2、IEC61400-24 Wind turbine generator systems-Part 24:Lightning protection《IEC61400-24 风力发电系统防雷保护》3、IEC62305 Protection against lightning《IEC62305 雷电防护》《GL指导文件》是风机安装、测试和认证的标准，该标准也包含了对风机雷电防护的具体要求，是风机防雷保护的基础性文件。
《IEC61400-24》定义和描述了风机防雷保护装置及其应用。
《IEC62305》具体规定了防雷保护装置的性能指标。
风力发电机组防雷措施
风力发电机组防雷措施引言：风力发电是一种可再生能源形式，被广泛应用于现代能源领域。
然而，由于风力发电机组的高度和外露设备，其易受雷击的风险较高。
因此，采取合适的防雷措施对于保护风力发电机组的安全运行至关重要。
本文将详细介绍风力发电机组的防雷措施。
一、风力发电机组雷电灾害的危害雷电灾害对风力发电机组的危害主要体现在以下几个方面：1. 直接打击：雷电直接击中风力发电机组的叶片、塔架等部件，造成严重损坏。
2. 感应效应：雷电产生的电磁场会感应在风力发电机组内部的电缆和设备上，导致设备烧毁。
3. 浪涌效应：雷电产生的浪涌电流会通过电缆进入风力发电机组内部，对设备产生瞬态过电压，损坏电子元器件。
4. 地电位效应：雷电击中地面会产生地电位效应，进而通过地线进入风力发电机组系统，对设备造成损害。
二、风力发电机组防雷措施为了减少雷电灾害对风力发电机组的影响，需要采取以下防雷措施：1. 雷电监测系统安装雷电监测系统可以及时监测雷电活动，根据监测结果采取相应的防护措施。
雷电监测系统可以通过测量电场和磁场强度，以及监测雷电频次和雷暴活动距离等参数，实现对雷电活动的实时监测和预测。
2. 避雷针系统在风力发电机组的塔顶和叶片上安装避雷针系统，可以有效地引导雷电击中。
避雷针系统一般由导线、导线支架和接地装置组成，通过将雷电引导到接地装置上，减少雷电对风力发电机组的直接打击。
3. 接地系统良好的接地系统是防止雷电灾害的重要手段。
风力发电机组的各个部件（包括塔架、叶片、发电机、变压器等）都需要进行接地处理，以保证雷电通过接地系统安全地流入地下。
4. 防雷装置在风力发电机组的电气系统中安装合适的防雷装置，可以有效地降低雷电对设备的影响。
常见的防雷装置包括避雷器、浪涌保护器、瞬态电压抑制器等，它们能够吸收或抑制雷电产生的过电压，保护设备免受损坏。
5. 电磁屏蔽风力发电机组的电缆和设备应采用合适的电磁屏蔽措施，减少雷电感应效应对设备的影响。
雷击对风力发电机组的影响及改进措施
雷击对风力发电机组的影响及改进措施作者：李高峰、雷启龙、黄瑞芳黄瑞芳工作单位：内蒙古电力工程技术研究院内蒙古邮编： 010010雷启龙、李高峰工作单位：国华（河北）新能源有限公司邮编： 076750摘要：运行中的风力发电机组，遭受雷击屡见不鲜，损坏设备，造成巨大损失，甚至危害人身安全。
为此，本文说明雷击对风力发电机组危害的严峻性，分析雷击对风力发电机组的影响机理，指出改善风力发电机组防雷的改进措施，必须从设计标准、建设质量等根本环节着手，使风力发电机组雷电防护做到科学、有效、经济。
关键词：风力发电机组；雷击；外部雷电；内部雷电；1 雷击对风力发电机组的影响风力发电特点是：风机分散安置在旷野，大型风机叶片高点(轮毂高度加风轮半径)达89～117m，易受雷击；风力发电机组的电气绝缘低(发电机出口电压690V，且大量使用自动化控制和通信元件)。
因此，就防雷来说，其环境远比常规发电机组的环境恶劣。
风力发电机组是风电场的贵重设备，价格占风电工程投资60％以上。
若其遭受雷击(特别是叶片和发电机贵重部件遭受雷击)，会造成风力发电机组叶片爆裂、电气绝缘击穿、自动化控制和通信元件烧毁等等。
除了损失修复期间应该发电所得之外，还要负担受损部件的拆装和更新的巨大费用。
丹麦LM公司资料介绍：1994年，在雷电活动少的丹麦境内注册的运行风机，受到雷害损坏超过6％，修理费用估计至少1500万克朗（当年丹麦装机540MW，平均2．8万克朗/MW )。
按LM公司估计，世界每年有1％～2％的风力发电机组叶片受到雷电袭击。
叶片受雷击的损坏中，多数在叶尖，是容易被修补的，但少数情况则要更换整个叶片。
雷击风机常常引起机电系统的过电压，造成风机自动化控制和通信元件的烧毁、发电机击穿、电气设备损坏等事故，所以，雷击是威胁风力发电机组安全经济运行的严重问题。
2影响机理分析因风力发电机组所处的地形位置不同，雷击事故率有所不同，地处山区的风力发电机组其雷击事故率最高；且雷击事故中，大部分不是由于直击雷引起的，而是非直接累积造成的损害。
探析风力发电机组的综合防雷技术
探析风力发电机组的综合防雷技术摘要：风力发电机组建设区域因为空旷开阔的原因，雷电极其容易击中风力发电机组。
尤其是暴露在外边的扇叶，雷电是种自然界发电现象，每年我国各地区都会频繁遭遇雷电气象，无法避免雷电现象的产生，因此需要做好地面上建筑物的防雷措施，风力发电机组有自身的磁场，雷电容易将其磁场扰乱，严重的话击毁设施，可能会导致地区断电，因此风力发电机组的安全运行越来越受到重视，本次文章就围绕着风力发电机组防雷相关问题做出探讨。
关键词：风力发电机组；防雷技术；综合探讨引言电力负荷的增加也增加了对电力的需求，同时也引起人们对传统发电厂环境污染的关注，而这些发电厂目前的重点是新的清洁能源生产形式。
目前，我们不断加大大型风电场建设规模和数量，并通过增加风机高度和叶轮直径，加大风机容量和参数，虽然提高了发电效率，但是风力发电组的雷击威胁也加大了。
经过资料调差还对风力发电机组运行中的故障进行了记录，得出其损坏的主要原因之一是雷击问题，这就要求在风力发电机组快速更新迭代的同时，开展综合防雷技术的研究和应用。
1.雷击对风电机组的危害概述由于风力发电机自身结构和运作的特性特殊，因此建设风力发电机组的环境往往选择在接近海岸的地区、丘陵地区或者高山上，这些地区有共同的特点就是空旷和远离人民居住地，很适合风力发电机组大规模建设，但是这些地区也是非常容易受到雷电袭击的区域。
风力发电机的设计上有很多部件在环境中暴露着，比如叶轮和机舱盖等，这些暴露在外的部件其设计制作的材料都不是单一的，包含有多种材质，一般无法抵抗雷电的压力，风力发电机组在运作时候风扇叶片也不断在转动，一定程度上会吸引雷电，成为雷电落下的“导火线”。
众所周知，雷电的电压电流都是十分巨大的，一次雷电直击能够对击中的物体造成几千乃至几万伏特的电压伤害，闪电的电流通过击中物力后释放，迅速流通物体的全部部位，继而再流入地底。
雷电于风力发电机造成的威胁主要是直接击中的威胁，从而破坏风力发电机的装置构造，对空电机组造成的损害主要表现为直接雷击、雷击对装置构造造成劈坏，风力发电机的接地体被雷击损坏是由于设备的安装方法和配置以及电场和磁场的作用。
雷电对风力发电机组的危害及防雷保护措施研究
雷电对风力发电机组的危害及防雷保护措施研究摘要：风力发电是为人类开发利用的,属于可再生的、绿色环保的自然资源。
由于风力发电机组处于自然环境中，其设备容易被雷电击中导致发电机组受到破坏。
本文根据雷电的特征及其对风力发电机组的危害进行分析，并对对风力发电机组的防雷措施进行了研究。
关键词：雷电特征；风力发电机组；危害；防雷保护措施引言风力发电是一种绿色能源，在当前社会环境和自然环境条件相对恶劣的情况下，受到国家和地方的大力支持，风力发电是一种天然的绿色环保资源，因此，我国风力发电能够得到迅猛的发展。
由于风力发电的工作环境一般都暴露在室外大自然环境中，风力发电机组完全暴露在地面上，高耸突出，大部分风力发电机组分散安置在旷野、山顶等风能资源良好的复杂环境中，因此，它进一步增加了自然灾害对它们的影响。
雷击造成的破坏是导致风力发电机组损坏的最重要因素。
雷击造成的损害不仅需要高昂的维护费用，而且会造成巨大的发电损失。
随着科学技术的不断进步，风力发电机组单机容量越来越大，轮毂高度和叶轮直径不断增大，吸收的能量也越来越多，因此遭受雷击的风险也越来越大。
所以，必须掌握风力发电机组的防雷保护措施，提高风电资源的有效利用率。
一、雷电的特征及危害1.1雷电的特征雷电是由各种大气环境中的粉尘、冰晶等物质在大气中的剧烈摩擦和云层间的切割磁力线,在云层的上下两个部分形成带正电荷和负电荷的带电中心。
如果雷电中心之间的空气被电场击穿,就可能会直接产生电磁放电。
雷电的最大冲击力和电流一般可达数万、数十万安培。
同时,雷电冲击持续时间短,电流变化波动梯度大,冲击电压高。
若发生云地放电,带有负电荷的一个云层直接靠近地面,地面上有风场的突出物和金属等被云层感应到正电荷,当云层与靠近地面之间的负荷电位差达到一定值的程度时,就可能会猛烈的对地放电。
1.2雷电对风力发电机组的危害一般雷电对电气设备的危害途径是通过直击雷、雷电波入侵、雷电感应和过电压等几方面产生的。
《安全常识-灾害防范》之雷电对风力发电机组的危害及对策
雷电对风力发电机组的危害及对策风能是当前技术最成熟、最具备规模开发条件的可再生洁净能源。
风能发电为人与自然和谐发展提供了基础。
由于风力发电机组是在自然环境下工作，不可避免的会受到自然灾害的影响。
由于现代科学技术的迅猛发展，风力发电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多能量，轮毂高度和叶轮直径随着增高，相对的也增加了被雷击的风险，雷击成了自然界中对风力发电机组安全运行危害最大的一种灾害。
雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。
我国沿海地区地形复杂，雷暴日较多，应充分重视雷击给风力风电机组和运行人员带来的巨大威胁。
例如，红海湾风电场建成投产至今发生了多次雷击事件，据统计，叶片被击中率达4%，其他通讯电器元件被击中率更高达20%。
为了降低自然灾害带来的损失，必须充分了解它，并做出有针对性的防范措施。
笔者作为风电第一线工作人员，根据自己在现场运行工作中积累的第一手资料结合国内外风电场运行的经验教训以及风电行业最新发展情况，整理出本文与同行们共同学习、共同进步为推动我国风力发电事业蓬勃发展尽一份力!1空中的尘埃、冰晶等物质在大气运动中剧烈摩擦生电以及云块切割磁力线，在云层上下层分别形成了带正负电荷的带电中心，运动过程中当异性带电中心之间的空气被其强大的电场击穿时，就形成放电。
对风电场运行带来危害的主要是云地放电，带负电荷的云层向下靠近地面时，地面的凸出物、金属等会被感应出正电荷，随着电场的逐步增强，雷云向下形成下行先导，地面的物体形成向上闪流，云和大地之间的电位差达到一定程度（25—30kV/cm）时，即发生猛烈对地放电。
2雷电的主要特点2.1、冲击电流大：其电流高达几万-几十万安培；2.2、时间短：雷击分为三个阶段，即先导放电、主放电、余光放电，整个过程一般不会超过60微秒；2.3、雷电流变化梯度大：雷电流变化梯度大，有的可达10千安/微秒；2.4、冲击电压高强大的电流产生的交变磁场，其感应电压可高达上亿伏。
风力发电机组防雷技术研究与应用
风力发电机组防雷技术研究与应用摘要：随着全球对可再生能源的需求不断增长，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式受到越来越多的关注。
然而，风力发电机组在运行过程中面临的一个重要挑战是雷击风险。
在雷电频繁的地区，风力发电机组的防雷技术显得尤为重要。
本文将探讨风力发电机组防雷技术的研究与应用。
关键词：风力发电机组；防雷技术；应用引言风力发电机组的叶片、塔筒以及机舱等部件在高处暴露在自然环境中，容易成为雷击的目标。
雷击不仅会对风力发电机组的安全运行造成威胁，还会对设备造成损坏，增加维护成本。
因此，研究和应用风力发电机组防雷技术对于确保风力发电机组的安全运行和长期可持续发展至关重要。
一、雷击对风力发电机组造成的主要危害雷击对风力发电机组造成的主要危害是由于雷电的强大能量和高电压所引起的。
当雷电击中风力发电机组时，电流会沿着导线进入机组设备内部，导致机组内部的零部件瞬间产生高电位。
这种高电位会导致机组设备中的电子元件受到严重损坏，甚至烧毁。
由于风力发电机组的复杂性和高度自动化，其内部设备包括电控系统、电力变压器、发电机等都非常敏感，一旦受到雷击，设备损坏的风险极大。
首先，雷击会对发电机组的电控系统造成破坏。
电控系统是风力发电机组的核心部件之一，负责控制风轮的转速和发电机的输出功率。
雷击可能会导致电控系统中的电路板、传感器、开关等元件受损，使控制系统无法正常工作，从而影响整个发电机组的运行。
其次，雷击还会对发电机组的电力变压器造成危害。
电力变压器是将风力发电机产生的电能转换为高压电能的重要设备，雷击可能会导致电力变压器内部的绕组短路、绝缘击穿等故障，进而引发火灾或电力系统瘫痪。
另外，雷击还会对发电机组的发电机本身造成损害。
发电机是将风能转换为电能的关键装置，其内部的转子、定子等部件非常复杂，雷击可能会导致发电机内部的线圈烧毁、绝缘击穿等问题，从而使发电机无法正常工作，影响发电效率甚至导致整个发电机组停机。
此外，机组设备的安装方式与其所在位置也会影响到机组受到雷击的概率。
雷电流对风电机组的危害及安全防护措施
雷电流对风电机组的危害及安全防护措施摘要：雷击灾害是自然界中对风电机组产生物理危害的重要威胁之一，并且可能导致风电机组不能安全运行。
本文主要结合实际情况，分析了雷电对于风电机组的危害，并提出了一些防护措施，以供相关部门参考。
关键词：雷电流；风电机组；危害；防护措施当今社会，资源日益紧张的现象越发明显，风力发电凭借高效清洁的特点，逐渐受到人们的青睐。
我国的风力发电多年以来已实现翻番增长，并且还在迅速发展，全国各地都争先恐后地开发风力发电项目。
在这样的大好形势之下，相关专家表示，在发展风电行业的同时也要注意在防雷接地方面的措施，若没有处理妥当，有可能会引发风电机组发生雷击事故。
1、风电机组雷电防御的概述风电机组的构造、材质以及安装方式在很大程度上决定了其遭受雷电灾害的可能性较大，随着现代科学技术的不断进步，风电机组的单机容量也逐渐变大，为了可以吸收更多能量，轮毂高度与叶轮直径也越来越高，风机的安装高度与安装位置致使其成为了雷击的首选通道，同时风机内部也集中了大量较为敏感的电子、电气设备，如果遭遇雷击，必将带来巨大的损失。
可见，为风机内的电子、电气设备安装完善的防雷保护装置是非常有必要的。
通过安装相应的防雷保护系统，使设备得到保护，从而减少维护与维修的费用，并且能够提升设备正常运行的时间。
站在效率的角度去看，应该从风电机组的设计之初就将防雷保护的问题考虑在内，如此一来就能够有效避免日后昂贵的维修费用，减少工程改造。
只有设备的高效运行才可以将投资尽快收回，也只有这样，才能吸引更多的投资者接收这一项目。
2、雷电的形成雷电的形成是由于空气汇中的冰晶、尘埃等物质在云层中翻滚时，经过一些较为复杂的过程，使这些物质分布带上正电荷或是负电荷。
经过一系列的运动，带着相同电荷的质量相对较重的物质会到达云层的下部，带着相同电荷质量相对轻一点的物质会到达云层的上部。
如此一来，同性电荷的汇集就产生了一些带电中心，当异性带电中心之间的控制遭到强大电场击穿的时候，就产生了“云间放电”（即为雷电）。
风力发电雷电防护技术浅析
风力发电雷电防护技术浅析张辉（安徽省天长市气象局，天长市，239300）摘要结合本地风力发电场实况，通过对国家现行标准中相关规定的理解和相关雷电知识的掌握，从风力采集—风塔、风力发电机组，升压站—变电所、svg装置及控制室、35千伏配电装置，设备控制室等等风力发电系统（电力输送属高压端防护，本次不考虑其雷电防护）的雷电防护措施进行具体的阐述。
关键词：风力发电、风塔、升压站、继电保护室、雷电防护、屏蔽、等电位、浪涌保护器、接闪杆1、雷电对风力发电系统的危害风塔一般分散安装在野外空旷的平原地带或山地山顶地带或沿海沿湖地带（天长风力发电处在高邮湖岸边），风塔高度一般在80米以上，风叶长度一般超过50米，致使风电采集装置总高度超过100米以上，运行时直径可达100米以上，根据雷电选择性和风塔所处位置（水陆交界、孤立高耸），结合雷电危害形式（直击雷、侧击雷、雷电波侵入、雷电感应过电压）以及发电机组系统内部控制系统耐压水平和地电位反击等因素，风电发电设施，极易遭受雷击，会造成风机叶片爆裂、自动化控制系统击穿和毁坏、通信系统件烧毁等危害。
所以对风力发电设施采取有效的防雷措施是非常必要的。
风塔形状及地理位置风力发电设施雷电防护区域的划分：Ⅰ、直击雷非防护区（LPZOA）：电磁场没有衰减，各类物体都可能遭到直接雷击，属完全暴露的不设防区。
Ⅱ、直击雷防护区（LPZOB）：电磁场没有衰减，各类物体很少遭受直接雷击，属充分暴露的直击雷防护区。
Ⅲ、第一防护区（LPZ1）：由于建筑物的屏蔽措施，流经各类导体的雷电流比直击雷防护区（LPZOB）区进一步减小，电磁场得到了初步的衰减，各类物体不可能遭受直接雷击。
Ⅳ、第二防护区（LPZ2）：进一步减小所导引的雷电流或电磁场而引入的后续防护区。
Ⅴ、后续防护区（LPZn）：需要进一步减小雷电电磁脉冲，以保护敏感度水平高的设备的后续防护区。
风电采集装置—防雷防护区升压站—防雷防护区3.1、风叶的雷电防护叶片应通过装设接闪器（接闪小针），可利用叶片本身或单设构件，引下线可在叶片内部通过铜芯导线或直接利用叶片组件，与塔筒形成有效连接，为确保叶片能承受相应的雷电流冲击而不损坏,叶片材料应符合下表要求。
风电站直击雷与闪电电涌防雷技术措施
风电站直击雷与闪电电涌防雷技术措施风能是当前技术最成熟、最具备规模开发条件的可再生洁净能源。
风能发电为人与自然和谐发展提供了基础。
由于风力发电机组是在自然环境下工作，不可避免的会受到自然灾害的影响。
由于现代科学技术的迅猛发展，风力发电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多能量，轮毂高度和叶轮直径随着增高，相对的也增加了被雷击的风险，雷击成了自然界中对风力发电机组安全运行危害最大的一种灾害。
雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。
我国沿海地区地形复杂，雷暴日较多，应充分重视雷击给风力风电机组和运行人员带来的巨大威胁。
风机的防雷是一个综合性的防雷工程，防雷设计的到位与否，直接关系到风机在雷雨天气时能否正常工作，并且确保风机内的各种设备不受损害等。
一、直击雷防护风机主体高度约80米，叶片长度约40米，即风机最高点高度约为120米，且大多数风力发电机位于空旷地带，较孤立。
风机的高度加上所处特殊的环境，造成风力发电机在雷雨天气时极易遭受直击雷。
国际电工委员会对防雷过电压保护的防护区域划分为：LPZ0 区（LPZ0A、LPZ0B），LPZ1 区，LPZ2 区。
在金属塔架接地良好的情况下，叶片、机舱的外部（包括机舱）、塔架外部（包括塔架）、箱式变压器应属于LPZ0 区，这些部位是遭受直击雷（绕雷）或不遭受直击雷但电磁场没有衰减的部位。
机舱内、塔架内的设备应属于 LPZ1 区，这其中包括电缆、发电机、齿轮箱等。
塔架内电气柜中的设备，特别是屏蔽较好的弱电部分应属于 LPZ2。
对风力发电机的 LPZ0 区防雷过电压保护装置进行技术分析，在 LPZ0 区内，直击雷的防护在没有技术突破的前提下仍然沿用传统的富兰克林避雷方法：利用自身的高度使雷云下的电场发生畸变，从而将雷电吸引，以自身代替被保护物受雷击，以达到保护避雷的目。
这就要求风机的叶片的制作及其材料提出很高的要求，即叶片必须能够承受足够大的电流，并且在叶片上添加导电性能良好、自身重量轻的类似于碳纤维的材料，用单独的线缆将叶片与塔身连接在一起，为雷电流泄放提供一个良好的通道。
风电机组雷击损伤分析与防护
风电机组雷击损伤分析与防护摘要：风能越来越被认为是清洁的可再生能源。
中国的风力发电储量庞大，分布广泛，风力发电正在迅速发展，成为仅次于欧洲、美国和印度的世界主要市场之一。
随着风力发电自主能力的提高，风力发电塔越来越高。
此外，大型风力发电机通常安装在开阔的山区或山区，这增加了它们闪电的可能性。
例如，对风力涡轮机的防雷设计给予了相当大的关注。
本文将介绍机组雷电的特点和叶片及轴承部件雷电的破坏机理，探讨机组直接雷击的防护措施。
关键词：风能；风力发电机；雷电防护；措施分析；前言由于风力发电机所处的地理位置和建筑结构，闪电撞击的可能性增加，从而使闪电成为影响风力发电机安全运行的一个重要因素。
应根据风力发电机的特点和风力发电场的实际情况来考虑风力发电机的防雷问题。
根据综合管理、全面防御、多重保护和分层保护的原则，雷击防护系统的工程设计应采用防雷和防雷电磁脉冲法，以减少直接闪电和灵敏闪电对风力单位的影响。
一、风力发电机组雷击特性1.雷击部位风力发电一般建在沿海地区、高山等由于其独特的结构，它们很容易在该国不同地区的不同情况下引起风暴。
根据调查数据和使用滚动球法进行的研究，受闪电影响的风力发电机的主要组成部分是叶片、风球、电力系统、控制系统(轴承、舱)和发电机。
2.雷击概率分析在国外进行的研究表明，闪电对风力发电机的影响率如下:叶片(15-20%)、电力系统(15-25%)、控制系统(40-50%)和发电机(5%)。
从图1的几何角度来看，当单位高度和叶片长度增加时，沿单位滚珠丝杠产生的空间照度会增加和增加，从而增加闪电撞击单位的可能性。
由于叶片位于不同的空间位置，因此单位空间的照度曲面也会发生变化。
研究表明，叶片的单位高度和长度与闪电的概率直接相关，叶片的倾斜对单位闪电的概率有重大影响。
国外实验数据表明，当一个刀片直接向上滚动时，被闪电击中的可能性最大，另外两个刀片正好在两侧。
图1显示了正上方的叶片，通过左侧和右侧叶片的最外侧点与地面上的两个点相切，形成了一个曲面。
雷击对风力发电机组的影响及改进措施
雷击对风力发电机组的影响及改进措施雷击对风力发电机组的影响及改进措施1 雷击对风力发电机组的影响风力发电特点是：风机分散安置在旷野，大型风机叶片高点(轮毂高度加风轮半径)达89～117m，易受雷击；风力发电机组的电气绝缘低(发电机出口电压690V，且大量使用自动化控制和通信元件)。
因此，就防雷来说，其环境远比常规发电机组的环境恶劣。
风力发电机组是风电场的贵重设备，价格占风电工程投资60％以上。
若其遭受雷击(特别是叶片和发电机贵重部件遭受雷击)，会造成风力发电机组叶片爆裂、电气绝缘击穿、自动化控制和通信元件烧毁等等。
除了损失修复期间应该发电所得之外，还要负担受损部件的拆装和更新的巨大费用。
丹麦LM公司资料介绍：1994年，在雷电活动少的丹麦境内注册的运行风机，受到雷害损坏超过6％，修理费用估计至少1500万克朗（当年丹麦装机540MW，平均2．8万克朗/MW )。
按LM公司估计，世界每年有1％～2％的风力发电机组叶片受到雷电袭击。
叶片受雷击的损坏中，多数在叶尖，是容易被修补的，但少数情况则要更换整个叶片。
雷击风机常常引起机电系统的过电压，造成风机自动化控制和通信元件的烧毁、发电机击穿、电气设备损坏等事故，所以，雷击是威胁风力发电机组经济运行的严重问题。
2影响机理分析因风力发电机组所处的地形位置不同，雷击事故率有所不同，地处山区的风力发电机组其雷击事故率最高；且雷击事故中，大部分不是由于直击雷引起的，而是非直接累积造成的损害。
我国东南沿海和北部山区是风能资源丰富的地区；但该地区地形复杂，雷暴日较多，应充分重视雷击给风电机组和运行人员带来的巨大威胁。
风力发电机组遭雷击受损通常有四种情况，一是直接遭受雷击而损坏；二是雷电脉冲沿着与设备相连的信号线、电源线或金属管线侵入使设备受损；三是设备接地体在雷击时产生瞬间高电位形成地电位“反击”而损坏；四是设备安装的方法或安装位置不当，受雷电在空间分布的电场、磁场影响而损坏。
风力发电系统防雷技术分析与改进
风力发电系统防雷技术分析与改进摘要：风电行业是一个正处于高速发展的行业，近年来雷击事件屡有发生，致使风电机组无法使用。
本文主要讨论风力发电系统防雷问题，经过对风电机组中的防雷性能以及防雷技术进行分析，相应地提出有针对性的防雷措施，保证风电场的安全性。
关键词：风力发电；防雷技术；改进引言关于风力发电系统中的雷击过电压的分析与治理，涉及方面较广泛，问题也较多，概括起来主要由风力发电机组、架空输电线路、风力发电场升压变压站以及风电场接地系统的防雷设计4个方面组成。
由于风力发电场所处的地理位置、升压变压站的布置、风机本身结构等具有其特殊性，故风力发电系统防雷接地也具有其自己的特点。
1雷电的来源及雷电对风力发电机的危害大气中总是含有大量气体正、负离子，使大气具有微弱导电性、产生大气电场、电流、导致大气中雷电的产生。
雷电放电现象多出现在较高建筑物和山地，沿海区域也常见。
而风力发电机又多分布在山地，海边，因此安置在恶劣环境下及自身高度较高的风力发电系统遭受雷击的可能性大大增加。
通过对部分雷击案例例如浙江苍南风电场，本溪某风电场等分析发现雷击造成风机控制系统损坏率最高，其次是电气系统和发电机，而叶片损失造成损失电量最多，修理费用最大。
2风力发电系统的防雷措施2.1外部系统防雷2.1.1叶片、机航、塔架防雷雷电击中叶片时，外部温度会急剧升高，造成湿气体体积瞬间膨胀，压力上升进而引发叶片爆裂，设备烧毁，甚至会借助轮毂的作用影响其他叶片。
因此可在叶尖处布置排水孔。
另外并不是叶片导电性越小被雷击的概率就越小，雷电导致损害的范围取决于叶片的形式。
在叶尖装设接闪器用来捕捉雷电，再通过叶片腔导引线使雷电引入大地，约束雷电，以避免雷电直击叶片本体而致使叶片损害。
在机舱顶端加装避雷针保护风速计和风标免受雷击。
专设的引下线连接机舱和塔架，雷击发生时不会被电流损坏，进而将雷电中的电流经过所用引下线顺利引入大地。
2.1.2接地网接地系统的好坏直接关系到雷电泄放的效率。
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雷电对风力发电机组的危害及对策
梁志强徐烨
（深圳文德风能技术有限公司）
摘要
风能是当前技术最成熟、最具备规模开发条件的可再生洁净能源。
风能发电为人与自然和谐发展提供了基础。
由于风力发电机组是在自然环境下工作，不可避免的会受到自然灾害的影响。
由于现代科学技术的迅猛发展，风力发电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多能量，轮毂高度和叶轮直径随着增高，相对的也增加了被雷击的风险，雷击成了自然界中对风力发电机组安全运行危害最大的一种灾害。
雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。
我国沿海地区地形复杂，雷暴日较多，应充分重视雷击给风力风电机组和运行人员带来的巨大威胁。
例如，红海湾风电场建成投产至今发生了多次雷击事件，据统计，叶片被击中率达4%，其他通讯电器元件被击中率更高达20%。
为了降低自然灾害带来的损失，必须充分了解它，并做出有针对性的防范措施。
笔者作为风电第一线工作人员，根据自己在现场运行工作中积累的第一手资料结合国内外风电场运行的经验教训以及风电行业最新发展情况，整理出本文与同行们共同学习、共同进步为推动我国风力发电事业蓬勃发展尽一份力!
1 雷电的形成
空中的尘埃、冰晶等物质在大气运动中剧烈摩擦生电以及云块切割磁力线，在云层上下层分别形成了带正负电荷的带电中心，运动过程中当异性带电中心之间的空气被其强大的电场击穿时，就形成放电。
对风电场运行带来危害的主要是云地放电，带负电荷的云层向下靠近地面时，地面的凸出物、金属等会被感应出正电荷，随着电场的逐步增强，雷云向下形成下行先导，地面的物体形成向上闪流，云和大地之间的电位差达到一定程度（25—30kV/cm）时，即发生猛烈对地放电。
2、雷电的主要特点
2.1、冲击电流大：其电流高达几万-几十万安培；
2.2、时间短：雷击分为三个阶段，即先导放电、主放电、余光放电，整个过程一般不会超过60微秒；
2.3、雷电流变化梯度大：雷电流变化梯度大，有的可达10千安/微秒；
2.4、冲击电压高 强大的电流产生的交变磁场，其感应电压可高达上亿伏。
通常雷击有三种形式，直击雷、感应雷、球形雷。
3、雷电的破坏
设备遭雷击受损通常有四种情况，一是直接遭受雷击而损坏；二是雷电脉冲沿着与设备相连的信号线、电源线或其他金属管线侵入使设备受损；三是设备接地体在雷击时产生瞬间高电位形成地电位“反击”而损坏；四是设备安装的方法或安装位置不当，受雷电在空间分布的电场、磁场影响而损坏。
由于风力发电机组的叶片高度较高，叶片成了最易受直接雷击的部件（如图一），其他部件遭感应雷和球形雷破坏的风险也相应增加(如图二)。
叶片是风力发电机组最昂贵的部件之一，大部分雷击事故只损坏叶片的叶尖部分，少量的毁损坏整个叶片。
雷击造成叶片损坏主要有两个方面：一方面是雷电击中叶尖后，释放大量能量，强大的雷电流使叶尖结构内部的温度急骤升高，水分受热汽化膨胀， 从而产生很大的机械力，造成叶尖结构爆裂破坏，
严重时使整个叶片开裂。
图1 雷电对叶片的破坏 图2 雷电对通讯元件的破坏
另一方面雷击造成的巨大声波，对叶片结构造成冲击破坏。
还有一点值得关注的是雷击一般是击中叶片上翼面。
有关变电站和输电线路的防雷技术已经比较成熟，在此略过。
本文在此主要探讨风力发电机组防雷问题。
经过对雷击特点的研究分析，提出以下几点经济可靠的综合性防雷措施：
4.1 利用新材料防雷电
针对雷电对设备的破坏特性，试验证明降低被击物体结构内部阻抗，对地形成通路就可以免遭雷击破坏。
根据这一特性，在叶片上翼面复合材料中加入具有良好导电性能和比重轻的碳纤维，并在叶尖部位装一个接闪器，通过电缆与叶片法兰连接，再由轮毂通过塔架内的接地线接入地网形成雷电通道(如果通道中转动部分导电性能不能达到导电要求，可以加装导电滑环解决)。
当雷电击中叶片时，强大的雷电流通过雷电通道泻入大地，达到避雷效果，而不致使对叶片及其他设备造成损坏。
这样实际上叶片成了引雷针，将周围的雷电引来并提前放电，因此应特别注意雷电通道阻抗要非常小，连接导线要有足够导电截面及良好的导电性，接地网一定要保证尽量小的阻抗值。
4.2 利用避雷网防雷电
将风场内所有建筑工程基础和地桩间利用导电截面积足够的金属导体连接为一体形成可靠的具有低电阻接地网，接地电阻越小越好。
由于对地电阻小，强大的雷电流能够迅速散流到大地，使设备不受强电流、高电压冲击，对被保护设备起到很好的防护效果。
4.3 利用避雷器防雷电
避雷器又称电涌保护器，在风力发电机组电力电缆和通讯控制线线路上安装避雷器，就能把因雷电感应而窜入电力电缆线、信号传输线的高电压限制在一定范围内，保证设备不被击穿而达到防雷效果。
另外，因为通讯较脆弱、抗干扰能力较差，为避免雷电带来影响，建议风力发电机组与风场监控系统的通讯联系使用光纤传输。
4.4 利用新技术监测雷电
在叶片上嵌置光导纤维，加上综合配套的软件，对叶片的载荷、温度、潜在断裂及破坏、雷电打击等起到连续不间断的全天候监测，并提供适时的预警或维修警告，而无需停机检查，对风机实行优化运营与使用，以提高运行的可靠性和延长叶片寿命。
总之，雷电能量非常巨大，雷击方式是复杂的，采用合理适当的防雷措施只能减少损失，只有更多新技术的突破和应用才能对雷电进行完全防护并加以利用。
参考文献：
《复合材料在风力发电上的应用》作者赵稼祥
《世界防雷技术的趋势》《防雷世界》杂志社主编李建基译自《etz》《风电场工程设计手册》作者宫靖远等-------------机械工业出版社出版
《电力工程电气设计手册》西北水利设计院编--------中国电力出版社出版。