风力发电机的雷电绕击分析与防护
浅析风力发电机组的雷电防护
浅析风力发电机组的雷电防护摘要随着风电技术的发展，大型风力发电机不断研制成功，随之机组的塔架也越来越高，风力机遭受雷击的几率也比过去增加了很多，在沿海或林区的风电场，防雷是不可忽视的，在这些风电场尽管也采取了一些防雷措施，但雷击还是造成了叶片和电控器件的损坏，借鉴经验及总结教训，我们应该做到防患于未燃，将防雷工作做的更彻底、更全面，以使雷击对风机的损坏降到最小。
关键词:风电;风力发电机;防雷一、引言雷电是自然界中一种常见的放电现象。
关于雷电的产生有多种解释理论，通常我们认为由于大气中热空气上升，与高空冷空气产生摩擦，从而形成了带有正负电荷的小水滴。
当正负电荷累积达到一定的电荷值时，会在带有不同极性的云团之间以及云团对地之间形成强大的电场，从而产生云团对云团和云团对地的放电过程，这就是通常所说的闪电和响雷。
具体来说，冰晶的摩擦、雨滴的破碎、水滴的冻结、云体的碰撞等均可使云粒子起电。
一般云的顶部带正电，底部带负电，两种极性不同的电荷会使云的内部或云与地之间形成强电场，瞬间剧烈放电爆发出强大的电火花，也就是我们看到的闪电。
在闪电通道中，电流极强，温度可骤升至2万摄氏度，气压突增，空气剧烈膨胀，人们便会听到爆炸似的声波振荡，这就是雷声。
而对我们生活产生影响的主要是近地的云团对地的放电。
经统计，近地云团大多是负电荷，其场强最大可达20kV/m。
二、雷电的危害自然界每年都有几百万次闪电。
雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。
最新统计资料表明，雷电造成的损失已经上升到自然灾害的第三位。
全球每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数。
雷击造成的危害主要有5种：（1）直击雷带电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象，称为直击雷。
它的破坏力十分巨大，若不能迅速将其泻放入大地，将导致放电通道内的物体、建筑物、设施、人畜遭受严重的破坏或损害——火灾、建筑物损坏、电子电气系统摧毁，甚至危及人畜的生命安全。
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。
风电雷电防护与检测标准
风电雷电防护与检测标准
风电雷电防护与检测标准是为了确保风力发电机组在雷电环境下能够安全、可靠地运行而制定的一系列标准和规范。
这些标准涉及到风电机组的防雷设计、施工、检测和验收等各个环节，具体包括以下几个方面：
1.接地系统：规定了风电机组接地系统的设计、施工和检测要求，包括接地
电阻的测量和计算、接地线的选择和连接方式等。
2.防雷装置：规定了风电机组防雷装置的设计、施工和检测要求，包括避雷
针、引下线、接地网等的布局、安装和材料选择等。
3.电气系统：规定了风电机组电气系统的防雷要求，包括电源系统、控制系
统、通信系统等的防雷措施和设备选择等。
4.雷电预警与监测：规定了风电机组雷电预警和监测系统的设计、施工和检
测要求，包括雷电预警系统的布局、安装和运行，以及雷电监测数据的处理和分析等。
5.验收与评估：规定了风电机组防雷工程的验收和评估要求，包括验收程序、
评估标准和安全性能测试等。
总之，风电雷电防护与检测标准是为了确保风电机组在雷电环境下能够安全、可靠地运行而制定的一系列标准和规范。
在实际工作中，风电企业应该遵循这些标准，加强风电机组的防雷保护，提高其运行的安全性和可靠性。
风力发电机组防雷系统的分析和建议
风力发电机组防雷系统的分析和建议【摘要】本文从风力发电机组（以下简称风机）防雷的原理和泄流的介绍出发，通过对所安装防雷系统上存在的不足之处说明，分析问题的形成原因，给出了具体改进方案，指出了方案的优缺点和可行性。
【关键词】叶片防雷；雷电泄流；接闪器；通讯防雷；等电位连接一、叶片的改进设计（一）改进必要性分析1.叶片防雷重要性下面给出丹麦和德国统计的雷击数据：（1）风机雷击率（2）受雷击损坏部位（3）影响利用率（4）影响发电量（5）修理费用从上面5组数据中可以看出，叶片的损坏率比较大，主要由于叶片处于风机的最顶端，最容易遭受直接雷击，并且叶片是处于旋转的动态过程，增大了它遭受雷击的可能性。
由于叶片的体积和重量都比较大，并且维修和跟换需要涉及吊装和运输等，因此叶片的防雷尤其重要。
2.风机被雷击频率和雷击位置为了实施有效的雷击保护，需要事先对雷击频率和雷击位置进行预测，从而使雷击保护更有针对性。
通常用雷击高层建筑的频度估算方法来估计雷击风电机组的频度。
对于高度低于60m的建筑物，其雷击频度为：对于叶尖带防雷保护的风电机组，在计算Ac时其高度应为最大叶尖位置与地面之间的距离。
对于叶尖没有保护的情况，其有效高度介于该值与机舱到地面距离之间的值。
以上计算方法仅限于低于60m的风电机组。
对于高于60m的风电机组，按式（1）计算得到的结果则偏低。
估计雷云对大地放电的可能雷击点的位置，可以应用“滚球法”的简化方法。
尽管雷击放电具有很大的分散性，“滚球法”得到的结果可能与实际情况存在一定的误差，但该方法还是普遍应用于接地建筑物的防雷设计。
IEC标准给出了对应于特定防护水平的滚球半径的大小。
将此方法应用于风电机组，则可以推知叶片的大部分、轮毂、机舱的尾部以及部分塔筒均可能成为雷击放电点。
3.风机叶片防雷结构及存在的问题（1）雷击造成叶片损坏的机理雷电释放巨大能量，使叶片结构温度急剧升高，分解气体高温膨胀，压力上升造成爆裂破坏。
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。
风力发电机的雷电绕击分析与防护
风力发电机的雷电绕击分析与防护风力发电因其清洁无污染、可永续利用等特点，对于调整我国能源结构、加强资源节约利用、促进生态环境保护、推进经济可持续发展意义重大。
我国幅员辽阔，风能资源丰富，发展风力发电优势得天独厚。
为了能保障风机发电系统在一个可靠的环境下安全运行，对风机采取相应的雷击保护措施是不可避免的。
对此，本文针对风力发电机雷击及其防护进行了研究，以雷击风机桨叶暂态特性仿真分析为案例，提出了防雷整改措施，希望为雷击事故应对和处理提供参考。
标签：风力发电机；雷电绕击；防护风力发电是将风能进行较为直接地开发利用，风电场一般建立在山顶、荒漠、滩涂等自然地理环境复杂且容易受到雷电灾害影响的地方，雷击事故时有发生，风力发电的蓬勃发展正在受到日益严重的雷电灾害的威胁。
国内外相关案例都表明雷击是严重威胁风力发电场安全的主要问题之一。
雷电击中风机后，雷电流将会对风机叶片等结构造成严重破坏，导致高昂的经济损失，如维修费用、人工成本和停运损失等。
为避免雷击事故中雷电流对风机的损害，风电场的雷击防护至关重要。
一、雷电放电概述雷电具有非常强大的爆发力，也具有很大的随机性，雷电的放电主要是雷云和雷云之间或者雷云内部进行的，其中雷云放电是在某些适当的地理和气象条件下，由于比较强烈的潮湿热气流不断上升进入稀薄大气层后冷凝的结果。
雷云对地放电是从下行先导放电阶段开始的。
如今的风电机组容量已经从几百千瓦扩大到兆瓦级的，高度也已经达到了一百多米，属于高体结构，其雷云在下行先导通道中负电荷的感应作用下，风电机组会出现感应正电荷。
当下行先导头部接近机组时，风机的叶片尖端部分会发生畸变作用，伴随着电场强度快速扩大，附近的大部分空气产生游离，就会发生上行先导。
其中上升放电先导是分布正电荷，向上的速度是（0.05～1.2）×106m/s。
接着上升先导和下升先导在空气中会合之处就产生了回击放电，于是风机就遭受了雷击，会合之处就是雷击点。
浅谈风力发电机主轴承的雷电防护
浅谈风力发电机主轴承的雷电防护摘要：在风力发电机运行过程中，由于雷电放电导致的风机主轴承损坏现象时有发生。
因此，为确保风力发电机在恶劣天气下安全运行，必须对风力发电机主轴承采取必要的防护措施。
本文主要针对风力发电机主轴承的雷电防护措施进行了研究，旨在为风力发电机的运行维护人员提供参考。
在风力发电机运行过程中，由于雷电放电产生的强脉冲电流会通过电缆、光缆等进入到风机主轴承中，当这些强脉冲电流在主轴承壳体中产生局部过热时，会造成风电机组主轴承局部温度升高。
在某些情况下，还会造成风机主轴承内部出现裂纹，这将对风电机组的安全运行构成严重威胁。
关键词：风力发电机；主轴承；雷电防护随着中国经济的快速发展，电力需求不断增加，使得风力发电得到了越来越广泛的应用。
风力发电机主轴承是由主轴、轴承和轴承座组成。
其中，主轴是整个风力发电机的核心部件，起着关键作用。
它将风能转化为机械能，并将其传递给轴承。
轴承则用于支撑主轴和整个机组的重量，还起着密封和润滑作用。
1.风力发电机雷电防护现状随着我国风电行业的发展，风电机组的单机容量也在不断增大，这为风电场的建设提供了巨大的空间。
然而，随着风电机组单机容量的增大，雷击造成的风机损坏事故也随之增多。
目前，在国内风电机组上使用最多的防雷措施是避雷针和接地装置，这两种防雷措施能有效地避免雷击事故对风机造成损伤。
而在实际工作中，由于雷击事故对风机主轴承的影响往往容易被忽视，从而导致风电机组遭受雷击事故。
风力发电机运行时产生的强脉冲电流会通过电缆、光缆等进入到风机主轴承中，由于电缆、光缆具有绝缘性能较差、线路防护等级低等特点，当这些强脉冲电流通过电缆、光缆进入到主轴承中时，会造成主轴承局部温度升高，进而对风电机组造成损伤。
在这种情况下，若不采取有效措施对风机主轴承进行防护，那么风力发电机将会因雷击而出现损坏。
然而目前国内对于风电机组雷电防护技术研究较少，对风机主轴承雷电防护技术不够重视。
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。
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。
风力发电机组的综合防雷技术措施研究
风力发电机组的综合防雷技术措施研究风力发电机组是一种利用风能转换为电能的设备，是清洁能源的代表之一。
由于其工作环境特殊，长期处于高空、开阔的地区，加上通常所处的区域会有雷电活动，风力发电机组容易受到雷击，造成设备损坏、停机维修等问题。
针对风力发电机组的综合防雷技术措施的研究显得尤为重要。
一、风力发电机组的雷击风险分析1. 风力发电机组工作环境特殊，通常设于高空、开阔的地区，易受雷击影响。
2. 风力发电机组多为金属结构，对雷击的感应和传导作用较强。
3. 风力发电机组损坏将导致停机维修，严重影响发电效率和设备寿命。
1. 地面防雷系统（1）建立完善的地面防雷系统，通过铜排或钢杆将雷电传导至地面，减轻对设备的影响。
（2）在风力发电机组周围设置避雷带，将雷电感应到的电荷引导至大地，避免设备直接受到雷击。
2. 绝缘保护措施（1）在风力发电机组关键部位设置绝缘保护装置，防止雷击电流直接传导至设备内部。
（2）采用高压绝缘技术，增强设备的绝缘能力，减少雷击对设备的影响。
3. 避雷装置（1）在风力发电机组顶部设置避雷装置，将雷电感应到的电荷释放至大气中，减轻对设备的影响。
（2）选择符合国家标准的避雷装置，确保其稳定可靠，有效避免雷击对设备造成损害。
4. 线路保护措施（1）设计合理的风力发电机组线路布置，减少线路受雷击的可能性。
（2）采用优质的线路材料，提高线路的抗雷击能力，避免雷击对线路的影响。
5. 防雷材料应用（1）采用具有良好的防雷性能的材料，如金属氧化物避雷器材料、聚合物防雷材料等，加强设备的防雷能力。
（2）对设备表面进行特殊涂层处理，提高设备的防雷能力和耐候性。
1. 提高设备的稳定性和可靠性，减少因雷击而导致的设备损坏和停机维修，保障风力发电机组的正常运行。
2. 减少维修次数和维修成本，延长设备寿命，降低风力发电成本。
3. 提升风力发电机组的抗雷击能力，保障设备和人员的安全。
风力发电机组的综合防雷技术措施的研究对于保障风力发电设备的正常运行和持续发电具有重要意义。
风电场防止风电机组雷击事故措施
风电场防止风电机组雷击事故措施风电场是利用风能发电的重要设施，但由于其高处位置和金属结构等特点，容易成为雷击的目标。
雷击风电机组可能导致设备损坏、发电停止甚至火灾等严重后果，因此必须采取有效的措施防止雷击事故的发生。
以下是一些常见的措施：1.雷电监测系统：在风电场周围建立雷电监测系统，通过实时监测雷暴活动情况，以提前预警风电机组和人员，确保安全转避。
2.超高大风避雷装置：安装超高大风避雷装置，可大大降低风电机组被雷击的概率。
该装置采用棒状闪络绳、金属网和接地装置等，构成一个良好的避雷网，能够吸引雷电并将其引入地下。
3.接地系统的建设：准确设计和建设风电机组的接地系统，确保接地电阻低于一定标准。
接地系统能够将雷电引入地下，以保护风电机组设备免受雷击。
4.避雷针/避雷网：在风电机组的周围安装避雷针或避雷网，以降低雷击的可能性。
避雷针通过尖端放电，将雷电引导到地下，避免了对风电机组的伤害。
5.避雷防护盖：对风电机组的机舱部分安装避雷防护盖，减少雷击的可能性。
避雷防护盖能够吸引和引导雷电分散，避免雷电直接击中敏感部位。
6.防止静电聚集：有效地排除风电机组上的静电，减少雷击的可能性。
可以通过在机组上加装静电释放装置等方法来实现。
静电释放装置能够及时将静电释放到大气中，减少风电机组周围的电场变化。
7.高压装置的防护：电力设备和输电线路等高压装置容易成为雷击的目标，必须采取相应的防护措施。
可以通过安装避雷针、避雷网等设施，建立有效的接地系统，保护高压装置免受雷击。
8.定期维护和检测：定期对风电场的防雷设施进行维护和检测，确保其正常运行。
包括检查避雷装置的完好性，及时更换损坏的部件，保证其良好工作状态。
9.停电保护：在雷电活动频繁的天气条件下，可以考虑临时停电措施，以确保人员和设备的安全。
及时关闭风电机组，减少雷击风险。
总之，为了防止风电机组的雷击事故，必须采取一系列的措施，包括建立雷电监测系统、安装避雷装置和避雷网、做好接地系统、保护静电聚集、维护和检测等。
风力发电机直击雷的防护
风力发电机直击雷的防护摘要：本文介绍了风力发电机叶片的结构特点和直击雷防护措施，对于目前常用的直击雷防护措施进行了分析和比较，并就风力发电系统接地工程提出了一些建议。
关键词：风力发电；直击雷防护；新能源引言风力发电是新能源产业中的重要组成部分，截至2007年全球风电装机容量已经突破9万MW，我国预计到2010年风电装机容量将达到2000万kW，年发电量为400亿k W·h。
可见，未来几年风电产业将成为国内的支柱产业，也将带动一批相关的上下游产业的高速发展，风电系统防雷也将成为重要的组成部分。
1 风电防雷系统的组成针对风力发电机组的防雷，按照风力发电机的结构特点可分为直击雷防护和雷电电磁脉冲防护两部分:1.1风力发电机的直击雷防护(1) 叶片的直击雷防护；(2) 机舱及塔桶的等电位链接；(3) 风机的接地设计1.2风力发电机雷电电磁脉冲防护系统的组成(1) 电控系统的雷电电磁脉冲防护;(2) 信号控制系统的雷电电磁脉冲防护;(3) 等电位及屏蔽防护本文重点介绍风力发电系统直击雷防护系统中叶片的防雷特点和工程接地。
2 风力发电机组叶片的防雷从图1可见，风力发电机组中最高部分就是叶片的最高高度，当叶片运行到最高高度时，即可视为避雷针形成引雷通道，是目前全球范围风力发电机遭雷击破坏影响最大的一种情况。
对于风力发电机的叶片防雷，全球各风电设备制造厂商都采取了不同的防护措施，也都取得了一定的效果，对于目前行业中风电叶片的防雷措施本文也会做一下简单的比较。
图2 叶片的雷电放电测试(LM公司资料)2.1 叶片的结构目前，风力发电机组的叶片都是由复合材料制成的大型中空结构，如玻璃纤维增强的复合材料GRP(玻璃钢材料)，木材、复合板材和碳纤维增强塑料（CRP）。
碳纤维增强塑料（C RP）一般用于加强叶片的结构或特殊元件（如：带翼尖失速制动装置）的叶片变浆轴。
早些时间，一些观点认为雷电不会击中绝缘材料制成的叶片上，可是，实际的运行经验彻底的打破了这种观点，事实上，雷电会击中没有任何金属材料的叶片上，从而导致整机的火灾。
风力发电机组的综合防雷技术措施研究
风力发电机组的综合防雷技术措施研究
随着风力发电技术的快速发展，风力发电机组的防雷技术也成为了研究的热点之一。
在风力发电场中，风力发电机组经常会受到雷击的影响，从而可能导致风力发电机组的损
坏甚至引发火灾。
研究风力发电机组的综合防雷技术措施具有重要的理论和实际意义。
风力发电机组的综合防雷技术措施包括外部和内部两个方面。
在外部方面，应该优化
风力发电机组的布置，避免高雷电密度区域，特别是高耐雷区域。
还应加强对风力发电机
组周围的植被和建筑物等的防雷保护，以降低雷击对风力发电机组的干扰。
在内部方面，首先需选择合适的雷电防护设备，如避雷针和避雷网等，以确保风力发
电机组在雷电环境中运行时的安全性。
还需对风力发电机组的内部电气设备进行防雷处理，如对电缆进行防雷绝缘处理，以提高风力发电机组的抗雷击能力。
风力发电机组的综合防雷技术措施还需要考虑不同气象条件下的防雷效果。
由于气象
条件的不同，雷击形式和强度也会有所不同。
在不同气象条件下，需要调整风力发电机组
的防雷措施，以提高其在不同气象条件下的防雷能力。
风力发电机组的综合防雷技术措施还需要结合实际的运行情况进行优化。
通过实际运
行的数据分析，可以了解风力发电机组在不同情况下受到雷击的频率和强度，从而针对性
地进行综合防雷技术措施的优化和改进。
还可以通过远程监控系统对风力发电机组进行实
时监测，及时发现雷击问题并采取相应的措施，以确保风力发电机组的安全运行。
风电机组的雷击机理与防雷技术
风电机组的雷击机理与防雷技术1引言随着人们对可再生能源利用价值认识的提高，以及风电机组制造、控制和其它相关技术的不断进步，风力发电在近十几年来的发展非常迅速，到2001年底全世界的风电总装机容量已超过24GW[1]。
与此同时，风电机组的单机容量和风电场的总装机容量也不断增长，因此风电场的安全运行问题也越来越受到人们的关注。
影响风电场安全运行的因素很多，其中遭受雷击是一个非常重要的方面。
随着单机容量的增大，风电机组的塔筒越来越高，再加上大型风电机组一般安装于开阔地带或山地，因此风电机组遭受雷击的概率也较大。
以德国风电场遭受雷击的情况为例。
德国风电部门对近年来该国风电机组的故障情况进行了统计，其中1992~1999年间风电机组雷击事故情况如表1所示[2]。
由表可见，多年以来德国风电场每100风机年的雷击数基本维持在10 %左右。
另外，调查结果还表明，在所有引发风电机组故障的因素中，外部因素（如风暴、结冰、雷击以及电网故障等）占16 %以上，其中雷击事故约占4%。
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。
本文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了阐述分析。
2 雷击损坏机理雷电现象是带异性电荷的雷云间或是带电荷雷云与大地间的放电现象。
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。
在所有雷击放电形式中，雷云对大地的正极性放电或大地对雷云的负极性放电具有较大的电流和较高的能量[3,4]。
雷击保护最关注的是每一次雷击放电的电流波形和雷电参数。
雷电参数包括峰值电流、转移电荷及电流陡度等。
风电机组遭受雷击损坏的机理与这些参数密切相关。
（1）峰值电流当雷电流流过被击物时，会导致被击物温度的升高，风电机组叶片的损坏在很多情况下与此热效应有关。
热效应从根本上来说与雷击放电所包含的能量有关，其中峰值电流起到很大的作用。
风电场雷电防护分析
收稿日期:2023-06-28基金项目:通辽市气象局科研项目(项目编号:202312)㊂作者简介:徐磊(1983 ),男,工程师,大学本科,就职于通辽市气象局防御雷电灾害管理中心,从事防雷检测㊁开拓市场㊁指导旗县区域防雷工作,承担重点项目带队技术指导以及检测报告㊁评价报告的制作㊁审核等工作㊂风电场雷电防护分析徐 磊(通辽市气象局,内蒙古通辽 028000) 摘 要:风力发电属于清洁能源,对调整能源结构㊁保护环境以及促进经济可持续发展具有重要意义㊂随着风力发电机组的单机容量越来越大,为了吸收更多风能,风机的高度随着轮毅高度和叶轮直径增高不断升高,电子通信系统的精密程度越来越高,雷击的风险不断增加㊂文章分析了风力发电机组及升压站和电力传输线路的雷电防护措施,以为风电场及风力发电企业安全生产提供参考㊂关键词:风电;风力发电机组;雷电防护中图分类号:T M 623.3ʒT M 315 文献标识码:A 文章编号:1007 6921(2023)22 0133 031 风力发电的基本情况风能是无污染的可再生能源,取之不尽㊁用之不竭,是可再生的绿色能源㊂随着人类社会发展对生态环境和能源的需求,风能的开发利用越来越受到重视,风力发电必将在未来被大规模开发利用㊂目前全球范围内风能总量约为200亿k W ,相当于全世界发电总量的8倍以上,比全世界总能耗的3倍还多,比地球上可开发利用的水能总量还要大10余倍㊂如果风能的1%被开发利用,则可减少世界3%的其他能源消耗㊂我国的风能资源储量丰富,东北㊁华北㊁西北地区都是风能丰富带,特别是东三省㊁河北㊁内蒙古㊁青海和新疆等省区,风功率密度在200~300W /m 2以上,有的地区甚至可达500W/m 2以上,风能总储量约为32亿k W ,可开发装机容量约2.5亿k W ㊂在大规模开发风能的同时,风能的安全开发利用越来越受到重视㊂风力发电是利用风力带动风车叶片旋转,再通过增速机将旋转的速度提升,来带动发电机发电㊂风电场一般由多台风力发电机组㊁升压站和集电线路组成㊂风电场的升压站及风力发电机组的直击雷防护至关重要㊂当发生雷击时,闪电电流可以通过风力发电机组的金属构件传导至接地装置,从而增大泄放雷电流的效果㊂由于风力发电机多位于疾风区,通常选址在丘陵或山脊上,其高度远高于周围的地形地物,而且风力发电机组一般都是孤立构筑物,再加上风力发电机安装地点土壤电阻率通常较高,对雷电流的传导性能相对较差,特别容易受到直击雷㊁侧击雷和雷电感应的影响,因此,对风电场的雷电防护措施是非常必要的㊂风电场的电力装置应依据‘建筑物防雷设计规范“(G B 50057 2010)[1]㊁‘风力发电机组雷电防护“(G B /T 33629 2017)[2]㊁‘风力发电机组防雷装置检测技术规范“(G B /T 36490 2018)[3]等规范的规定进行雷电防护水平分类㊂风力发电机组属于较高构筑物,并且安装在山顶或旷野易受雷击的场地㊂根据年平均雷暴日㊁雷击大地的年平均密度㊁风力发电机组的等效面积㊁环境校正系数等可计算风力发电机组的年预计雷击次数㊂一般风力发电机组的高度约100m ,经计算,其年预计雷击次数远大于0.25次/a ,按‘建筑物防雷设计规范“(G B 50057 2010)规范防雷分类第3.0.3条第九款的规定,风力发电机组应按照第二类防雷建(构)筑物进行雷电防护㊂升压站内设置的独立接闪杆应按照第二类防雷建(构)筑物进行雷电防护,其他变电装置区电力设备设施㊁控制室㊁继保室㊁检修㊁维护㊁生活辅助区等设施按照第三类防雷建(构)筑物进行雷电防护[1]㊂2 风力发电机组的雷电防护措施2.1 风力发电机组外部防雷装置的雷电防护风力发电机组外部防雷装置包括接闪器㊁引下线㊁接地装置㊂风电机组的叶片㊁机舱的接闪器数量㊁材料规格㊁设置应符合要求,焊接固定的焊缝应饱满无遗漏,焊接部分应有防锈蚀保护措施;外部的接闪装置的固定支架应能承受49N 以上的垂直拉力;风力发电机组防雷装置接闪器至引下线末端的过渡电阻应ɤ0.24Ω,连接线尽可能短且直,连接处应牢固不松动,还应做防锈蚀处理,电气连接性㊃331㊃2023年11月内蒙古科技与经济N o v e m b e r 202322536I n n e r M o n g o l i a S c i e n c e T e c h n o l o g y &E c o n o m yN o .22T o t a l N o .536能㊁法兰㊁等电位端子及其他连接处的连接应可靠㊂风力发电机组外部防雷装置外观㊁材料㊁规格尺寸应符合‘建筑物防雷设计规范“(G B50057 2010)等相关规范要求;叶片㊁风向风速仪接闪器应无锈蚀和被雷击损坏烧灼痕迹㊂接闪装置接地连接线连接应稳固牢靠;根据接闪器高度与距离计算机舱外部设施是否处在L P Z0B区内[2];风力发电机组单机的工频接地电阻应<10Ω;风力发电机组风机变的接地电阻应<4Ω;共用接地装置的接地电阻应<1Ω㊂2.1.1风机叶片直击雷防护㊂风机叶片防雷的原理是将雷击电流顺利传到轮毂㊂因此可以在叶片表面或内部固定金属导体,使雷电流从雷击点沿着叶片表面或内部转移到叶片根部,避免在叶片内部形成雷电弧㊂另外,可在叶片表面上增加一层导电材料,使叶片有充足的导电能力,能够安全地把雷电流传导到叶片根部㊂风机叶片的防雷措施主要有:①叶片表面或叶片内部安装接闪器㊂②在叶片表面敷贴金属箔,形成分段式避雷电㊂③在叶片表面增加导电材料㊂据相关实验证明,装有接闪器的叶片更容易传导雷电,降低叶片受损的概率㊂另外可以通过叶片表面的接闪器将雷电引入,电流通过叶片内部防雷导线传导至叶片根部的金属法兰或其他结构,最后通过风机自身防雷系统将电流泄放至大地,从而起到约束雷电㊁保护叶片的效果㊂2.1.2导流罩㊁轮毂的防雷防护㊂一般情况下,导流罩是安装在轮毂外部的同步旋转的玻璃纤维罩,与轮毂同步旋转㊂在滚球模型中,始终有可能雷击在旋转体的前方,所以应考虑其雷电防护㊂在大多数情况下,使用金属支撑结构作为雷电防护措施,并与轮毂的接闪器系统连接㊂2.1.3机舱的雷电防护㊂机舱外部的接闪器应能承受与所选雷电防护等级对应的雷电流冲击;机舱的金属构件应确保雷击时机舱能够承受雷电流,在机舱周围构成法拉第笼结构,合理确定法拉第笼中其他导体的尺寸,以便能够承受分流的雷电电流㊂机舱应屏蔽外部电场和磁场以及内部金属构件在雷击情况下所产生的磁场㊂机舱内所有的电路都应放置在封闭的金属导管或电缆槽内,利用金属管路作为屏蔽体,同时设置等电位连接装置,形成完整的接地和等电位连接㊂2.1.4塔筒的雷电防护㊂风力发电机组一般利用塔筒本体作防雷引下线,塔筒可以视为电磁屏蔽的法拉第笼,为让塔筒尽量保持电磁闭合,在塔筒各部分之间应做等电位连接,尽可能利用塔筒形成的法拉第笼提供的屏蔽功能㊂2.1.5风力发电机组的接地系统㊂接地装置是快速分散消溃雷电流和防止风力发电机组因雷击而损坏的有效措施,也是保护人身安全的有效方法㊂风电机组基础也是整个风力发电机组的接地网,同时还是设备接地的重要手段㊂目前我国风机基础接地电阻的设计值和实际值均是在参考国内外主要标准的同时,以主流风机制造厂家为准㊂而风机接地网的设计一般采用扩大地网㊁深井法㊁换土法或填充降阻剂等方法和措施㊂如风力发电机组的接地电阻偏大未达到要求,则需采用离子接地极等材料高效接地,或采取相近风机接地网外引互联,必要时各风机位需采取深井接地的方案,直到单台风机工频接地电阻降至4Ω以下㊂2.2风力发电机组内部防雷装置的雷电防护雷击电磁脉冲防护措施可以为风力发电机组的电气和控制系统提供有效的雷电电磁脉冲防护,避免电气和控制系统遭受雷电电磁脉冲的损害㊂风力发电机组分成若干雷电防护区(L P Z),雷电防护区可以最大限度地降低雷击产生的电磁场强度,从而确保电气系统或控制系统能够承受可能进入该部件所在区域的磁场㊁电场以及雷电流㊂在风力发电机组内部设置等电位连接,以确保风力发电机组导电部件之间不会出现可能导致危险的火花㊂等电位连接能够避免风力发电机组内部的设备之间出现电位差,同时防跨步电压和接触电压,有效降低电气和控制系统损害的概率㊂等电位连接应利用风力发电机组内部的大型金属构件,等电位连接的导体能够额外降低雷击导致的磁场㊂同时还应采取屏蔽和综合布线措施,削弱因雷击产生的电磁场㊂电涌保护器应使用符合国家检测实验室检定认可的产品,性能和参数应符合规范标准要求㊂安装电涌保护器抑制雷电电涌以及风力发电机组内部产生的开关电涌,保护风力发电机组的电气系统和控制系统㊂风力发电机组内温度传感器㊁振动传感器㊁转速传感器㊁压力传感器等传感器耐压水平低,易受雷击电磁脉冲辐射破坏,应安装电涌保护器对其雷电防护㊂各类传感器屏蔽层应接地㊂在L P Z1的边界应安装I i m p试验波形电涌保护器,在L P Z2以及更高等级区域的设备处应安装I n试验波形的电涌保护器㊂因风力发电机组内部设备各设备绝缘耐冲击电压的额定值不同,在同一线路上游的电涌保护器在能量上应配合,从而取得较小的有效电压保护水平㊂2.3箱式变压器雷电防护箱式变压器是风力发电机组重要组成设备,是关系风力发电机组安全运行的重要方面㊂风力发电机出口电压一般为690V,为了减少电能损失,风力发电机组通过箱式变压器将电压升高后送入升压站,以便吸收更多的能量㊂箱式变压器布置在风力㊃431㊃总第536期内蒙古科技与经济发电机组附近,工频接地电阻应ɤ4Ω㊂箱式变压器接地应充分利用风力发电机组基础接地网㊂箱式变压器高压侧安装氧化锌电涌保护器进行保护,同时可在低压侧安装第一级电涌保护器,用来减轻雷击对电缆绝缘及变压器高低压绕组间绝缘的危害程度[2]㊂3升压站及电力传输线路雷电防护升压站主要由主变压器㊁G I S室㊁S V G室㊁35 k V配电室㊁继电保护室㊁中央控制室组成㊂升压站雷电防护的重点是电气完整性,不同接触点的过渡电阻应<0.2Ω㊂变电装置区的设备与接地网等电位连接过渡电阻应<0.2Ω,接闪杆㊁控制箱㊁控制箱低压电涌保护器等设备设施均应可靠接地㊂3.1升压站变电装置区雷电防护升压站建(构)筑物及设备应共用接地装置㊂升压站接地电阻值应根据图纸设计而定,一般要求ɤ1Ω;由于地质㊁地形限制难以达到要求可放宽到ɤ4Ω;如有特殊要求,升压站的接地装置的接地电阻则要求更高㊂升压站场区内的接闪杆若为独立接地,则接地电阻值一般要求ɤ10Ω;若为共用接地,则与升压站大地网要求一致㊂升压站内变电设施主变㊁备用变㊁电压互感器㊁电流互感器㊁避雷器㊁隔离开关㊁接地刀闸㊁门形架㊁无功补偿装置等设备均应可靠接地,与接地引出端子等电位连接的过渡电阻ɤ0.2Ω㊂在升压站的接地系统中,接地系统的电阻主要是接地体到大地无限远处的电阻值,跟接地体周围的土壤电阻率关系密切㊂土壤电阻率主要决定因素包括土壤中的导电离子浓度㊁土壤的含水量和土质颗粒的大小,所以在检查升压站接地装置的接地电阻之前,应首先考虑土壤电阻率的因素,并对土壤电阻率进行测量㊂升压站变电装置区内的电力设备设施,一般在独立接闪杆㊁门形架等金属构架的保护范围内,接闪装置可对电力设备设施有效保护;同时变压器㊁隔离开关㊁接地刀闸等电力设备设施自身也具备接闪㊁引下㊁接地的功能,各电力设备设施的金属构架㊁接地体材料均具备导流㊁泄流的功能㊂3.2升压站辅助用房雷电防护升压站办公楼㊁配电室㊁S V G装置应均处于L P Z0B区以内,材料规格㊁安装质量等应符合‘建筑物防雷设计规范“(G B50057 2010)相关规定㊂升压站建构筑物的接闪器㊁接地测试卡应与升压站接地引出端子可靠连接;建(构)筑物内部M E B㊁继电保护室L E B㊁各配电箱等均应与升压站大地网接地引出端子可靠连接㊂主控室和配电室内设备㊁机柜㊁静电地板支架㊁金属门窗㊁屏蔽幕墙㊁线槽㊁走线架等应就近与等电位端子或接地母线进行可靠电气连接㊂升压站供电变压器高㊁低压端均应安装适配的电涌保护器,在高压侧应安装高压避雷器,在低压电源线路引入的总配电柜㊁配电箱应安装第一级电涌保护器,在各二级配电箱(如楼层配电箱㊁继电保护室㊁配电箱等)应安装第二级电涌保护器;此外,在各重要信息机构前端还应进行第三级电涌保护㊂同时,监控系统机房应安装有与其性能参数相适配的电源电涌保护器㊂各级电涌保护器应安装坚固可靠㊁各参数和工作状态正常㊁接地电阻符合要求㊂3.335k V电力传输线路的防雷防护埋地敷设的电缆多为铠装缆,电缆铠装层的接地处理要保证铠装层的电气联通,且每段铠装电缆应两点接地㊂架空敷设电力传输线路每处塔杆的接地电阻应<4Ω,每处引下线与接地系统连接的过渡电阻应<0.2Ω㊂距离升压站最近的塔杆应与升压站共地连接,且阻过渡电应<0.2Ω㊂4结束语风力发电可以有效地解决全球能源供应的问题,补全能源供应短板,提高能源的安全性㊁经济性,并推动科技的创新推广,为人类社会的生产生活带来便利㊂自然因素对电力设备设施的安全生产影响越来越明显,大风㊁冻雨㊁冰雹㊁雷击等自然天气因素对生产生活的影响越来越明显,特别是雷击会影响风电场的正常运行,破坏电力系统,影响供电,更严重的情况会造成人员安全事故以及设备损毁,降低了电力企业的经济效益,增加了风力发电的成本,因此加强风力发电企业电力设备设施的雷电防护至关重要㊂内蒙古自治区的风电产业在过去的十几年得到了迅速发展,特别是依托内蒙古自治区的自然环境㊁地貌地形特点㊁风力因素的影响,全国主要的大型风电企业华能㊁国电㊁华电㊁大唐㊁京能等均进驻内蒙古自治区,各大风电企业不断追加投入,风力发电机组数量更是数以千计的成倍增长,在风电企业生产清洁能源的同时,更应该关注并加强风电企业的安全生产,特别是风电机组的雷电防护㊂[参考文献][1]中华人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建筑物防雷设计规范:G B50057 2010[S].北京:中国计划出版社,2011.[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.风力发电机组:雷电防护:G B/T33629 2017[S].北京:中国标准出版社,2017.[3]国家市场监督管理总局,中国国家标准化管理委员会.风电发电机组:防雷装置检测技术规范:G B/T36490 2018[S].北京:中国质检出版社,2018.㊃531㊃徐磊㊃风电场雷电防护分析2023年第22期。
浅析风电机组直击雷击防护
浅析风电机组直击雷击防护摘要本文结合风电机组防雷的研究成果,对风电机组桨叶、轴承、机舱等的直击雷防雷措施进行较初步的阐述。
关键词风电机组直接雷击防雷措施一、前言风能作为一种清洁的可再生能源，日益受到世界各国的重视。
中国风能储量很大、分布面广，风力发电产业迅速发展，成为继欧洲、美国和印度之后的全球风力发电主要市场之一。
随着风电机组单机容量的增大，风电机组的塔筒越来越高，再加上大型风电机组一般安装于开阔地带或山地，因此风电机组遭受雷击的概率也较大。
直击雷是闪击直接击于建（构）筑物、其他物体、大地或外部防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力。
风电机组遭受直接雷击时，强大的雷电流将在其传输入地的路径上产生热效应和机械效应，对桨叶、轴承和传动部件造成直接和潜在的损坏，引起机组停运事故，危害风电系统的安全可靠运行。
因此，在风电机组的防雷设计中，直接雷击防护一直受到十分广泛的关注。
本文将介绍机组的雷击特性及桨叶和轴承部件的雷击损坏机理，并对机组的直接雷击防护措施加以讨论。
二、桨叶防雷1.雷击对桨叶的损坏。
桨叶是风电机组上最容易受到雷击的部件，在整个机组的雷击损坏维修成本中，它的损坏维修费用所占额度最高。
桨叶主要有玻璃纤维增强塑料（GRP）、碳纤维增强塑料（CFRP）、木质、钢和铝等材料组成，其结构常为外壳加内梁的组合形式。
由于所采用壳体材料的电阻率相当高，材料本身在正常情况下是不易导电的，但在强大电流作用下就能够产生导电路径。
当一片桨叶受到雷击后，在桨叶上出现的放电通道可能有3条，即桨叶壳体外表面、内表面和壳体材料叠层的交界面。
雷电流可以通过沿面放电通道直接在壳体外表面上传导，也可以在雷击点处产生一个热溶洞孔，透入洞孔去沿壳体的内表面或材料叠层交界面的沿面放电通道进行传到。
雷电流透入洞孔后，沿壳体内部路径传导，传导时常会出现电弧，弧道温度高达30000K，这样高的温度会严重烧毁弧道附近的壳体材料，同时高温也会在壳体内部产生高压力的冲击波，对桨叶壳体产生机械损伤，常使受雷击后的桨叶上出现裂缝，严重时会导致桨叶断裂。
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。
风电场雷击事故的分析及防范措施
风电场雷击事故的分析及防范措施第一篇：风电场雷击事故的分析及防范措施风电场雷击事故的分析及防范措施摘要：风电场经常发生雷击跳闸事故，通过对事故的分析，提出在多雷山区应采取的一些防雷措施。
关键词：风电场雷击防雷分析防雷措施一、引言架空输电线路是电力网及电力系统的重要组成部分，由于它暴露在大自然中，易受到外界的影响和损害。
而雷击是其中最主要的一个方面。
架空输电线路所经之处大都为旷野或丘陵、高山，输电线路长，遭遇雷击的机率较大。
雷击放电引起很高的雷电过电压，是造成线路跳闸事故的主要原因。
据统计，雷击引起的跳闸事故占电力系统事故的50%～70%。
二、典型故障就拿某风电场为例，某风电场地处丘陵地带，依山傍水，雷电活动较为活跃。
当地气象部门统计资料表明该地区落雷较多且强度较大，是典型的多雷地带。
进入春夏季节后，该风电场35kV集电线路发生多次雷击事故。
最严重的一次雷击发生在六月中旬，四条35kV集电线路过流保护动作跳闸，两条线路35kV开关柜内过压保护器炸裂。
巡线后发现线路杆塔及箱式变压器高压侧多处避雷器被击毁，多处瓷瓶炸裂。
风机内多个交换机和网关损坏,严重影响了风电场的安全生产运行。
三、雷电事故的判别及特征架空电力线路由雷电产生的过电压有2种：一种是雷击于线路或杆塔引起的直击雷过电压；另一种是雷电产生电磁感应所引起的感应雷过电压。
其中，感应雷过电压是引起线路故障的主要原因。
经分析该风电场易遭受雷击的杆塔大都是：（1）山顶的高位杆塔或向阳半坡的高位杆塔。
（2）临水域地段的杆塔。
（3）山谷迎风口处杆塔。
而雷电反击是引起箱式变压器内避雷器以及风机内交换机和网关损坏的主要原因。
四、雷击故障产生的原因分析(1)该地区属于多雷区，气象统计数据表明其年均雷暴日在60d 以上，分布在此区段的35kV架空线路受雷击率较高。
而该风场线路设计时没有考虑其环境特殊性，基本按常规设计。
(2)35kV线路上没有安装避雷线，防雷主要靠安装在线路上的避雷器，而避雷器只安装在变电站的出线侧和配电变压器的终端杆，这样造成线路中间缺少保护。
风力发电机主轴承的雷电防护分析
风力发电机主轴承的雷电防护分析发布时间：2021-11-12T01:46:03.368Z 来源：《当代电力文化》2021年6月17期作者：关春伟[导读] 风力发电在受到雷击之后，雷电流会经由主轴承泄散，甚至还会损害发电机以及轴承关春伟黑龙江中宇方正风力发电有限公司（黑龙江省方正县）150822摘要：风力发电在受到雷击之后，雷电流会经由主轴承泄散，甚至还会损害发电机以及轴承。
所以，需要及时的做好主轴承的防雷保护工作，应用EMTP软件构建接地体、塔筒以及轴承模型等，分析采取火花间隙的方式对于主轴承保护的效果，合理的增加滑动接触器，探究接地电阻以及波头时间二者分流比的影响。
单一性应用火电间隙进行防护时，雷电流在轴承位置的幅度数值会比较高，增加滑动接触器之后，几乎所有流过的雷电流都能够进行泄散，并且其分流比数值会随着雷电流幅值的变大而变大，其和波头时间会以反比的关系为主，同时风电接地电阻也会影响到分流比，接地电阻越大，那么分流比数值就会越小。
本文主要就风力发电机主轴承的雷电防护进行探究，供给良好的旁路分流路径，切实的保护好发电机以及风机主轴承。
关键词：风力发电机；主轴承；雷电防护引言：风能是一类可再生性能源，同时其具备较强的清洁性优势，所以风能受到了社会各界的关注和重视。
我国风力发电的规模也在持续性的扩展，风电逐渐演变成了我国第三大电源，但是风力发电行业在发展的过程中会受到雷电灾害的侵扰和威胁。
我国当前对于风机主轴承所设定的雷电防护标准缺乏统一性，且大多数的做法都会以其自身所具备的经验为主，缺少理论依据的支撑。
所以在该种情况下，一旦出现了风机雷击的事件，则会使得其设施的使用年限变得极短，甚至还会使得雷电流没有经由轴承持续性的传导到风机发电机，使得风电发电机组不能正常的运行，所以科学合理的开展主轴承防雷保护工作十分的关键。
1轴承防雷现阶段，防雷保护风机通常会在叶片上部位置增设防雷装置或者实行机舱接闪杆接闪的处理，把雷电流由雷击点的位置，安全的过渡并传输至塔筒点，之后再由几组接地装置设施谢泄散入地。
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风力发电机的雷电绕击分析与防护
发表时间：2018-12-07T10:00:32.543Z 来源：《防护工程》2018年第25期作者：郑卓骅林娜
[导读] 风能资源丰富，发展风力发电优势得天独厚。
为了能保障风机发电系统在一个可靠的环境下安全运行，对风机采取相应的雷击保护措施是不可避免的。
对此，本文针对风力发电机雷击及其防护进行了研究，以雷击风机桨叶暂态特性仿真分析为案例，提出了防雷整改措施，希望为雷击事故应对和处理提供参考。
郑卓骅林娜
广东省揭阳市气象局
摘要：风力发电因其清洁无污染、可永续利用等特点，对于调整我国能源结构、加强资源节约利用、促进生态环境保护、推进经济可持续发展意义重大。
我国幅员辽阔，风能资源丰富，发展风力发电优势得天独厚。
为了能保障风机发电系统在一个可靠的环境下安全运行，对风机采取相应的雷击保护措施是不可避免的。
对此，本文针对风力发电机雷击及其防护进行了研究，以雷击风机桨叶暂态特性仿真分析为案例，提出了防雷整改措施，希望为雷击事故应对和处理提供参考。
关键词：风力发电机；雷电绕击；防护
风力发电是将风能进行较为直接地开发利用，风电场一般建立在山顶、荒漠、滩涂等自然地理环境复杂且容易受到雷电灾害影响的地方，雷击事故时有发生，风力发电的蓬勃发展正在受到日益严重的雷电灾害的威胁。
国内外相关案例都表明雷击是严重威胁风力发电场安全的主要问题之一。
雷电击中风机后，雷电流将会对风机叶片等结构造成严重破坏，导致高昂的经济损失，如维修费用、人工成本和停运损失等。
为避免雷击事故中雷电流对风机的损害，风电场的雷击防护至关重要。
一、雷电放电概述
雷电具有非常强大的爆发力，也具有很大的随机性，雷电的放电主要是雷云和雷云之间或者雷云内部进行的，其中雷云放电是在某些适当的地理和气象条件下，由于比较强烈的潮湿热气流不断上升进入稀薄大气层后冷凝的结果。
雷云对地放电是从下行先导放电阶段开始的。
如今的风电机组容量已经从几百千瓦扩大到兆瓦级的，高度也已经达到了一百多米，属于高体结构，其雷云在下行先导通道中负电荷的感应作用下，风电机组会出现感应正电荷。
当下行先导头部接近机组时，风机的叶片尖端部分会发生畸变作用，伴随着电场强度快速扩大，附近的大部分空气产生游离，就会发生上行先导。
其中上升放电先导是分布正电荷，向上的速度是（0.05～1.2）×106m/s。
接着上升先导和下升先导在空气中会合之处就产生了回击放电，于是风机就遭受了雷击，会合之处就是雷击点。
二、绕击模型
目前较为常用的绕击分析模型包括经典电气几何模型和Eriksson提出的改进电气几何模型。
电气几何模型在分析输电线路屏蔽失效的方面获取了较好的效果。
电气几何模型是基于击距概念，击距是将线路引雷能力与雷电流幅值联系在一起。
在电气几何模型的基础上，相关的学者又通过完善提出了引雷空间法开展线路防雷保护的分析。
引雷空间法中的非常重要的一个概念是吸引半径，具体说的是引雷的结构物包含一定的雷电吸引范围，一旦雷电下行先导进入吸引半径区域内，结构物会产生迎面先导从而拦截下行先导，否则雷电先导击中地面。
吸引半径较击距更能看出建筑产生的上行先导所产生的雷击影响。
三、雷击风机桨叶暂态特性仿真分析
由于风机高耸的结构和桨叶顶端突出的特点，风机桨叶是比较容易遭到雷击的部位之一，而又因桨叶通常处于旋转状态，受雷击后，其雷电流泄放通道更难形成，所以桨叶也很容易击坏。
可以把整张叶片看成一条传输线，并且等值成一个RLC电路，选取的叶片仿真模型在工程中实际长度为60m。
在ATPdraw仿真电路中，把叶片依次从上往下等分成A、B、C三段，雷电流从桨叶的顶部注入，在每相隔的RLC 电路中添加节点电压测量仪，设置每段20m的单相分布传输线。
为更接近实际风机情况，对风机进行模拟计算时，选取风机的部分参数为：整机总体直径是130m，塔体高80米，叶片长度为60m，叶根弦长4m。
设雷电流波形为我国电力行业规定采用的2.6/50μs，且在仿真软件中参数设置幅值为100kA，波头时间为4E-6，半波时间为5E-5。
在ATPdraw仿真软件中，设定仿真参数后，进行仿真。
另外，雷电流沿壳体内部路径传导时常会出现电弧，弧道附近的壳体材料，同时高温可能高达几千度，这样高的温度会严重烧损弧道附近的壳体材料，同时高温也会在壳体内部产生高压力的冲击波，对桨叶壳体产生机械损伤，这种损伤连同电弧通道高温的烧灼作用，常使受雷击后的桨叶出现裂痕。
四、风电场防雷整改措施
（一）风机基座基础与箱变设备防雷接地系统设计
风机基座基础与箱变设备防雷接地要依据风机的所在的地理环境、土壤电阻率、雷电灾害发生的频率等条件，并根据IEC61400-24-2010等的相关规范和要求来设计。
风力发电机组的接地系统不仅是风机与箱变的防雷接地，同时也是系统接地（防静电接地）、保护接地和工作接地。
首先，要利用风力发电机基座基础接地装置当作自然接地体，其次，依据现场的实际情况和土壤电阻率在风机基础接地体外进行敷设，接地铜引线穿过基座时与基座里的钢筋有效的连接，并与箱变设备的接地连接在一起，将风机基础内的接地和基础外接地网联系构成完整的接地体。
最后，埋设垂直接地体以及外延接地体当作扩散雷电流的人工接地网，通过利用厚度不小于4mm的热镀锌扁铁，且埋地的深度不小于80cm，以符合接地电阻阻值小于4Ω的要求。
结合风电场的实际现场环境，通过利用半球接地原理，在风机基础外延一定数量的水平接地体，并在外延水平接地体上均匀地布设相应数量的接地高效降阻产品DK-AG/Fb防腐电解地极，利用电解质向地表深层和四周的泄放，可使导电率极差的地质结构，形成一个很好的导电通道，大大降低接地电阻。
五、结束语
综上所述，在风电机组设备损坏当中，叶片的损坏对发电量的影响最大，所需要的维修费用最多，维修工艺也最复杂。
严重的雷击叶片事故甚至可能导致整台风电机组报废。
而风机的雷击特性又和叶片密切相关，因此叶片的防雷是风电机组防护的重点和难点。
针对雷电
对风机叶片的致灾机理和防护技术还需要不断开展深入研究，从而促进风电行业的发展。
参考文献：
[1]刘健.大型风机叶片雷击特性分析[D].南京：南京信息工程大學，2017.
[2]王瑞峰.风机雷电监测及雷击暂态特性研究[D].上海：上海电机学院，2017.。