风电机组的防雷和防雷标准[详]
风力发电机组的气象防雷保护
风力发电机组的气象防雷保护：随着风力发电机组单机容量的不断増大，风机轮毂高度和叶片高点也在不断増高，在旷野、山顶和沿海地区，风机遭受雷击的概率非常大。
从各风场反馈的情况来看，雷击不但是造成风机故障停机的重要因素，甚至直接影响风电场的安全运行。
本文首先从雷电的破坏机理和形式入手，对雷电的防护区域进行了划分，并提出了风力发电机组的防雷保护设计原则和防雷系统工程方案;而后对风机整机系统的防雷保护进行了系统的分析，并提出了具体的防雷保护方法。
标签：风力发电防雷雷电1引言风能是一种绿色、安全的清洁能源，也是当前技术最成熟、最具备规模开发条件的可再生能源。
近年来，风力发电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多能量，轮毅高度和叶轮直径不断增高;同时，高原、沿海、海上等新型风力发电机组的开发，使风力发电机组开始大量应用于高原、沿海、海上等地形更为复杂，环境更为恶劣的地区，更加加大了风力发电机组被雷击的风险。
据统计，风电机组故障中，由遭遇雷击导致的故障占到4%。
电具有极大的破坏力，雷击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、控制元器件烧毁等故障，给风电场带来直接和间接的巨大经济损失，此风力发电机组的防雷保护已日益引起各个风电机组制造厂家和风电机组研发设计人员的重视。
风电机组的防雷是一个综合性的工程，防雷设计的到位与否，直接关系到风电机组在雷雨天气时能否正常工作，并且确保风电机组内的各种设备不受损害。
2雷电的产生及危害雷电是雷云间或雷云与地面物体间的放电现象，电位差可达数兆瓦甚至十兆瓦，放电电流几十千安甚至几百千安。
经验表明，对地放电的雷云绝大部分带负电荷，当雷暴经过大地时，云块下方原本负电荷充电的几公里的雷暴范围内的大地可以变为正极充电。
这些正电荷会集中在垂的物体上，比如树木和高耸的建筑物。
这些物体向上释放出正极的放电，并试图与从云块发出的向下的负极放电相结合，当正负电荷相结合时，闪电就发生了。
2.1雷电的破坏形式风力发电机一般都是安装在空旷的地方，并且明显高于附近的建筑物和树木，所以整个风机是暴露在直接雷击的威胁下，尤其是叶片。
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。
风电系统的防雷保护措施
风电系统的防雷保护措施【摘要】随着风电机组单机容量和风电场规模的增大，风电场的安全运行问题日益受到重视。
在影响风电场安全运行的诸多因素中，遭受雷击是一个重要方面。
本文结合风电机组防雷的研究成果，对风电机组的雷击过程、雷击损坏机理以及防雷措施进行了较全面的阐述。
【关键词】风电机组;综合性防雷;保护措施0.概述风力发电是目前技术最成熟、最具规模化发展前景的可再生能源，风能与其他常规能源相比在利用上有明显的优点：取之不尽、用之不竭、就地可取、分布广泛、分散使用、不污染环境，最重要的一点是对于遏止目前日益恶化的全球温室效应有着尤其重要的意义。
在能源供应日趋紧张、环境污染日益严重的形势下，风电发展越来越受到各方的高度重视。
中国的风力发电占到整个电力结构的很少一部分，发展空间十分广阔。
风电产业的重要性日益凸显，风电机组不仅是因为其造价昂贵，更是作为风电产业的核心部件，直接影响着总发电容量，所以对风机的防护是至关重要的。
影响风电场安全的因素很多，其中雷击作为影响其运行的一个重要方面。
随着单机容量的增大，风电机组的塔筒越来越高，内部的电子器件越来越复杂，再加上浙江地区的特殊情况，风电场一般都处于广阔地带，因此风电机组遭受雷击的可能性也较大。
雷电现象具有随机性、破坏力极大，不可能完全避免风电机组遭受雷击，只能在风电机组设计、制造和安装过程中，采取防雷设施，使雷击造成的损失减到最低。
1.风电机组的防雷措施为了增加总装机容量，风电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多的能量，轮毂高度和叶轮的直径也随之增高，相对的也增加了被雷击的风险。
雷击发生时，电流通过风力发电机组件传导至地面，由于浙江建设的风力发电机都位于风力比较大（风区瞬时风力可达40-50秒/米）的区域，风电场通常选址在空旷开阔的丘陵或山脊上，其高度远高于周围的地形地物，安装地点的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、侧击雷和感应雷的袭击。
风力发电机的防雷解决方案
风力发电机的防雷解决方案(2009-03-02 00:00:54)标签：风机防雷教育分类：行业相关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。
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、直击雷防护该风机主体高度约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。
对与现有风力发电机的 LPZ0 区防雷过电压保护装置进行分析后，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。
风力发电机组雷电防护
为一 个 电气 的整体 ， 使之 遭受 雷击 时 ， 能 有 一 个 快 速 的通 道沿 塔身 引入 接地 装置 。 由于风力 发 电机 高 度 均 超 过滚 球 半 径 ， 侧 击 雷 防 护 必 不 可 少 。风 力 发 电 机 结 构 均 为 金 属 材 料 ， 叶 片 内也布 满金 属 网 ， 这 样 使 得 风 力 发 电 机 侧 击 雷 防 护 成 为 可 能 。将 各 个 金 属 构 件 相 互 可 靠 搭 接 ， 形 成 机 身全 面等 电位 连接 ， 连 接 处 过 渡 电 阻 同 样 需 要 符 合 要求 ０ ． Ｏ ３ Ｑ。 ３ ． ２ ． ３ 接 地 装 置 。 风 力 发 电 机 组 的 接 地 网 要 进 行 总 体 设 计 。 ① 风 力 发 电 机 与 机 组 变 压 器 要 共 用 同一 接 地装 置 ， 防雷接 地 、 放静 电接 地 、 工 作接 地均 共用 ； ② 接 地 网 的 形 式 要 网形 闭 合 ， 形 成 闭合环 形接地 网 ， 对 于各类 土 壤可 降低 对 接 地 电阻 的要 求 ； ③ 地 网 的 面 积不 应小 于 １ ２ ０ ０ ｍ。 ； ④ 垂 直 接 地 体 围绕 风 机 基 础 布设 不应 少 于 三 层 ， 距塔筒 中心 １ ０ ｍ、 １ ５ ｍ、 ２ ０ ｍ 布设 ， 水平 间距 应每 隔 ５ ｍ 布设 一 根 ， 采 用辐 散 式设 计 主 要 考 虑 接 地 装 置 在 泄 放 雷 电流 时 ， 均匀泄 放 ， 降 低 接地 装置 上 的高 电位差 ， 防 止地 电位 反击 的形成 ； ⑤ 水平 接地 体要 与 风 机 基 础钢 筋 交 汇 处 可靠 连 接 ， 同 塔 筒 内部 等 电 位 均 压 环 可 靠 连 接 ， 接 地 线 平 直 设 置 ， 铜 质接 地线 截面 积不 应 小 于 １ ０ ０ ａｍ ｒ ； ⑥ 风 机 接 地 引线 不应 少 于三 根 、 机 组 变 压 器 接 地 引 线 不 应 少 于两 根 ； ⑦ 接地 装置 使用 材料 必须符 合 规范要 求 ； ⑧ 般情 况下 ， 共 用 接地 电 阻值 不 应 大 于 ４ Ｑ， 但 土 壤 电阻率 较高 地 区可 以 适 当放 宽 接 地 阻值 的要 求 ； ⑨ 接 地装 置 的埋深 不应 小 于地平 面 １ ． ５ ｍ＿ ８ ］ 。
风力发电机组综合防雷
风电机组易接闪的部位主要是叶片、机舱和其上的测风、测温等设备以及塔身。 其中叶片防雷是一个重点和难点，针对叶片防雷的措施很多，也取得了明显的效果。这里不再阐述。本文重点要讨论的是如何采取整 体考虑的“区域防雷”措施，来防止或减少风电机组遭受直击雷？ 由于直接雷击能量大，破坏性强。我们建议采取措施尽可能避免风电机组被雷电直接击中，避免强大的雷电流在通过机组外部金属部 件时，窜入风机内部系统，这将大大减小雷电对机组的损害几率。 区域防雷主要思想是：依据雷击选择性、雷击电气－几何模型的理论以及“双极接闪针”能减少被保护物雷击几率的特性，将整个风 电场看做一个整体，在风电场适当位置设置数个独立接闪针塔，机舱尾部上方安装一只“双极接闪针”。将风电场区域内强度大的雷 电吸引到接闪针塔上，减少强度大的雷电击中风电机组的概率。 1、根据雷击电气—几何模型的公式： r = 10×I 0.65 式中：r — 滚球半径，m； I — 峰值电流，kA。 可以看出，雷电流越大，雷电的击距越大，越容易被独立接闪针塔吸引过去。从而使多数雷电击在独立接闪针塔上，而让少数雷电流 幅值较小的雷电击中风电机组上成为可能。 2、双极接闪针减少被保护物雷击几率的特性
2013-07
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图1
双极接闪针电晕放电示意图
Zhongguang’s Products
二、综合防雷系统
2.1、直击雷防护
3、根据雷击选择性，在一定区域内，地面电场强度越大的地方，雷击越易发生。通过架设的独立接闪针塔与机舱尾部上方安装的 “双极接闪针”相配合，在雷云接近机组时，独立接闪针塔顶处的电场强度远远高于风电机组上的电场强度，这就达到雷电优先击中 接闪针塔的目的。当然，这一方法中独立针塔在风电场中架设的位置选择非常关键，需根据风电场的气象、地理、风机布局和防护成 本等实际情况来综合考虑。
风力发电机抗雷击保护标准技术建议
风力发电机抗雷击保护标准技术建议编者按：2009 年7 月29 日，第二届国际海上风电与传输大会在上海召开，会后相关企业领导与技术专家们对风力发电机的雷击现象表示担忧，而国内外也未在这一领域出台适用标准。
因此，本文针对这一尚未解决的技术问题，介绍了相关标准情况，以及美国标准技术专家Bruce Glushakow 的标准制订技术建议，以供相关技术人员参考。
众所周知，风力发电机组通常分散安臵在风能资源比较丰富的各种复杂地形带，如旷野、山顶等，同时风机叶片的高点达100 多米。
在这种情况下，风机极易遭到雷击。
目前，风电机组的单机容量越来越大，随着轮毂高度和叶轮直径的增高，雷击的风险也相对增加，雷击已经成了自然界中对风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，会造成风电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。
目前，我国风电行业只能参照其他行业的标准，例如电力标准、气象标准等，同时验收标准也尚未统一。
中科院电工研究所牵头制定的《风电机组的防雷标准》尚未完稿。
在此，本文介绍相关标准的现状，以及国外专家的一些相关建议。
（一）雷电保护标准现有应用于风力发电机的防雷电标准，有如下几项：1.《IEC61024 防雷电结构》；2.《IEC61662 雷电风险评估》；3.《IEC61312 1-5 抗雷电电磁激励》。
目前，世界上还未专门针对风力发电机防雷电制定标准，在实际生产中，主要参考2002 年颁布的IEC/TR61400-24 Ed.1.0，名为《风力发电系统——24 节：雷电防护》。
值得注意的是，在该文件的25 页注明：“此文件仅提供相关信息，非国际标准。
”但不能否定，IEC/TR 614200-24 还是为风力发电机雷电保护相关标准的制定打开了大门。
该文件包含了以下几个重要内容：1. 风力发电机雷击损坏数据报告（章节4）；2. 转子叶片、轴承和齿轮箱等部件雷电保护的综合分析（章节6 与7）；3. 在内容与其他国际标准保持一致的基础上提出，防雷系统必须保证峰值电流200kA 时，风力发电机不受损害（段落5.3）；4. 强调工作重点放在接地和焊接工序。
风电机组的防雷和防雷标准
风电机组的防雷和防雷标准邱传睿1、引言风电作为高效清洁的可再生能源，一问世就受到各国高度重视，我国是较早利用风力发电的国家，到现在为止，总装机容量已经排在亚洲第一、全球第三的位置，而发展速度名列世界前二。
风场高速发展的同时，风电机组的雷害也日益显露，因此风电机组的防雷被问题摆到了风电研发人员的面前。
风力资源丰富的风场往往处于高海拔和远离城市的地区及荒郊，风场中的风电机组容易遭受直接雷击。
目前MW级的大功率的风电机成为风场的主机型，大功率风电机的风塔高度已经超过120m，是风场中最高大的构筑物，在风电机组的20年寿命期内，总会遭遇到几次雷电直击。
最初，我国的风电场从年平均雷电日较少的新疆和内蒙开始发展，那时都是450kW级以下的风力机，因此雷害并不突出，但是，今后我国风机要设置在苏北沿海、华南，甚至将离岸设置，同时我国将发展2.5MW级以上的风机，风力机的雷害问题引起了有关方面的高度重视，中国风能协会叶片专业委员会于2009年9月在肇庆召开的年会，将叶片的防雷作为一个重要问题进行了研讨，说明风力机的防雷得到大家的重视。
国际电工委员会IEC第88工作委员会（IEC TC 88）在编制风电机组系列标准IEC 61400时，编制了一个技术报告（TR），作为IEC 61400系列标准的24部分，于2002年6月出版。
当时，标准编制工作组想为这个相对年经的工业提供雷电和防雷的知识。
因此，在IEC 61400-24中提供了一些风力机雷害的背景资料，也提供了最实用的防雷指导。
在几年的实践中证明了编制工作组编制的该技术报告对防止和减少风电机组的雷害是有效的。
在IEC 61400-24问世后不久，风电工业迅速的向大功率风力机发展，并且技术更加成熟，市场更加繁荣。
同时雷害的问题比2002年以前更加复杂和日益突出。
因此有必要有一个作为风电机组防雷标准的文件供风电行业人员使用。
这样，将IEC 61400由技术报告（TR）升级为技术标准（TS）便顺理成章提到议事日程上来了。
风力发电站防雷技术要求
风力发电站防雷技术要求
1.现代风力发电站设计应考虑雷电保护。
在选址时应考虑雷电频率和强度等因素，以确保风力发电站的雷电保护效果。
2. 风力发电站应设立接地系统，以确保设备与地面之间的电位差不超过安全范围。
接地系统应满足国家标准和规范要求。
3. 风力发电站应配备适当的避雷设备，如避雷针、避雷带等等，以防止雷电对设备的损坏和火灾等安全事故的发生。
4. 风力发电站应进行雷电防护的设备和线路的隔离和保护。
应采用合适的防雷措施，如采用避雷器、绝缘子等，以提高风力发电站的雷电保护能力。
5. 风力发电站应定期进行雷电保护的检查和维护。
应制定完善的防雷检查制度，定期对设备和线路进行检查和维护，确保设备的正常运行和安全使用。
6. 风力发电站应建立防雷应急预案，以应对雷电对设备和人员造成的安全威胁。
应制定完善的应急预案和演练方案，以确保在雷电事故发生时能够迅速、有效地应对。
7. 风力发电站应加强防雷技术研究和应用。
应不断探索和推进防雷技术的发展和应用，提高风力发电站的抗雷能力和安全性能。
- 1 -。
风力发电机的防雷知识
风力发电机的防雷知识
风力发电机为什么要做雷电防护?雷击发生时，闪电电流通过风力发电机组件传导至地面，由于风力发电机位于疾风区，通常选址在空旷开阔的丘陵或山脊上，其高度远高于周围的地形地物，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、侧击雷和感应雷的袭击，因此，对风电机组件采取防雷措施是非常必要的。
那么，风力发电机雷电防护内容是什么呢?目前国际上还没有专门针对风力发电的雷电防护标准，只能参照IEC61024-1、IEC61024-1-2、IEC61312-2、IEC61312-3、IEC61312-4和IEC61312-5等标准的相关内容，通过对风机内机械、传动、电气和电子系统的屏蔽、等电位连接、浪涌保护器(SPD)和氧化锌避雷器，过压保护器，接地装置，人为的把雷击造成的损坏降到可接受的水平。
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。
风电机组的防雷和防雷标准
风电机组的防雷和防雷标准1 引言在我国风电发展初期，风电场大部分集中在年平均雷电日较少的新疆和内蒙古等地区，采用的主要是450kW 级以下的风电机组，雷害问题并不突出。
随着我国风电场建设速度不断加快、规模不断扩大以及风电机组的日益大型化，风电机组的雷害也日益显露。
现阶段，我国风电场开发不断向高海拔和沿海地区拓展，大功率风电机组的塔架最高已经超过120m，是风电场中最高大的构筑物。
在风电机组的20年寿命期内，难免会遭遇到雷电的直击。
中国可再生能源学会风能专业委员会于2009 年9月在肇庆召开的叶片专业组年会，将叶片的防雷作为一个重要问题进行了研讨，说明风电机组防雷已经引起专家的高度重视。
国际电工委员会（IEC）第88 工作委员会（IEC TC 88）在编制风电机组系列标准IEC 61400 时，编制了一个技术报告（TR），作为IEC 61400 系列标准的第24 部分于2002 年6 月出版，其初衷是想为这个相对年经的工业提供防雷知识。
该标准在几年的实践中证明，技术报告对防止和减少风电机组的雷害是有效的。
但是随着大型风电机组的发展和风电场向外海的拓展，雷害问题比2002 年以前更加复杂和突出。
因此，有必要制订一个风电机组防雷标准以供风电行业人员使用。
将IEC 61400 由技术报告（TR）升级为技术标准（TS）便提上了议事日程。
2 风电机组的雷害IEC 61400-24 2002 中，阐明了不同于其他建筑物的风电机组雷害问题，机组的结构特点、工作原理以及所处场地等因素使其容易遭受雷害。
人们已经了解建筑物高度对雷击过程的影响。
高度超过60m 的建筑物会发生侧击，即部分雷电击中建筑物侧面而不是建筑物顶部。
风电机组塔架是高于6 0m 的构筑物，所以侧击概率比建筑物大很多，并造成严重损害。
另外，从雷电机理可知，与上行雷相关的起始连续电流转移的电荷量可以高达300C，也就是说，上行雷造成的对建筑物的损坏比例随着高度增加而增加，当塔架高度超过100m 时上行雷击的概率升高。
风力发电站防雷设计
风力发电站防雷设计一、防雷概述雷击防护的基本原理雷击防护：就是通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地，是疏导，而不是堵雷或消雷。
正常采用的方法是采用提前放电避雷针或避雷针塔防护。
避雷针（或避雷带、避雷网、避雷针塔）、引下线和智能接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故；完整的防雷还包括内部防雷系统则是防止雷电和其它形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的，为了实现内部避雷，需对建筑物进出各保护区的电缆、金属管道等安装过电压保护器进行保护并良好接地。
A、多级分级（类）保护原则：即根据电气、微电子设备的不同功能及不同受保护程序和所属保护层确定防护要点作分类保护；根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道从电源线到数据通信线路都应做多级层保护。
B、外部无源保护：在0级保护区即外部作无源保护，主要有提前放电避雷针（网、线、带）和接地装置（接地线、地极）。
保护原理：当雷云放电接近地面时，它使地面电场发生畸变。
在避雷针（线）顶部，形成局部电场强度畸变，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针（线）放电，再通过接地引下线，接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物免受雷击。
这是人们长期实践证明的有效的防直击雷的方法。
然而，以往一般认为用避雷针架空得越高越好（一般只按45度角考虑），且使用被动放电式避雷针，其反应速度差，保护的范围小以及导通量小。
根据现代化发展的要求，避雷针应选择提前放电主动式的防雷装置，并且应该从30度、45度、60度等不同角度考虑，安装，以做到对各种雷击的防护，增大保护范围以及增加导通量。
建筑物的所有外露金属构件（管道），都应与防雷网（带，线）良好连接。
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，并且雷击对风电机组造成的危害主要有直击雷、感应雷、雷电波侵入、地电位反击等形式。
风力发电站防雷技术要求
风力发电站防雷技术要求随着风力发电技术的不断发展，风力发电站已经成为新能源领域中的一个重要组成部分。
但是，因为风力发电站建立在广阔的开阔地带上，而且通常都处于高地上，所以经常会受到雷电天气的干扰，给风力发电站的正常运行带来很大的影响。
因此，风力发电站的防雷技术要求就显得尤为重要。
首先，对于风力翼型和塔架结构防雷设计应严格按照国家电力公司的防雷标准和规范的要求进行，要保证其结构的完整性和牢固性，以及对雷电的抗干扰能力。
在设计时，不仅要考虑机电设备的安全性能，还要考虑积极的防雷措施。
其次，风力发电站应按照规范要求设置合理的接地系统。
在选址之前, 应先了解周围的雷电活动情况，根据土壤情况以及雷电活动的频率、种类、磁场强度来设计合理的接地体系。
接地系统应选择深度安全接地方式，以提高系统的防雷标准和安全性。
再次，风力发电站的设备与电缆应采用可靠的防雷措施。
应至少在重要的主要电设备、电力电缆、传感器等地方安装雷电保护器，并应看是否有过流保护装置，以及有无违反国家相关法规的行为。
这样，不仅能够避免损失机电设备，还能有效降低安装费用。
最后，风力发电站还应设置监测、测试和维护系统。
监测和测试系统应能够及时反馈雷电活动信息，实时分析和预警，并能够实现自动记录和处理。
维护系统应定期检查和排查风力发电站的雷电保护措施，从而能够及时修复设备，保证风力发电站的正常运行。
总之，防雷技术对风力发电站的安全、稳定、可靠运作是至关重要的，只有采取有效的防雷措施，才能避免因雷电天气引起的事故发生，保证风力发电站的长寿命、高效率的运行。
风力发电机组的防雷技术
风力发电机组的防雷技术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。
风力发电防雷综合防护
浅析风力发电系统雷电综合防护摘要：风力发电作为一种新型能源，正在受到越来越多的应用。
而与风力发电机运行直接相关的防雷问题也就十分突出了。
本文通过对国家所颁标准中有关规定的理解以及雷电知识的掌握，阐述了风力发电系统雷电综合防护的具体要求，并给出了一些看法，这对风力发电系统的防雷工作有着重要的现实意义。
关键词: 防雷、风电、雷击、接地不可再生资源日益匮乏的今天，风力发电作为一种可再生并无污染的新型能源，正在受到越来越多的应用。
我们在享用风力发电带来的好处的同时，也要时时关心下风力发电的安全问题，这其中就包括风力发电系统的防雷安全。
如今，每年发生的雷电等自然灾害越来越多，雷击成了自然界中对风电机组安全运行危害最大的一种灾害。
在过去的几年中，因雷击造成的风电机组损坏已是一个公认的越来越严重的问题。
雷电释放的巨大能量，会造成风电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。
统计资料显示，从1991年到1998年，德国全部的1498台风电机组共发生738起雷击故障事件。
我国风电场所处位置的地质和气候相对复杂，风电机组遭到雷击的事故也经常发生。
我国红海湾风电场建成投产至今发生了多次雷击事件。
其中，叶片被击中率达4%，其他通讯电器元件被击中率更高达20%。
若风电机组遭受雷击，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。
风电机组安装数量的增多，单机容量越来越大，随着轮毂高度和叶轮直径的增高，相对也增加了被雷击的风险，使得雷击破坏发生率比预期的有所扩大，维修费用已达到不可接受的水平。
随着风电机组单机容量加大以及风电机组向海上发展，雷击故障对风电机组运行可靠性产生重大影响。
特别是当多台大型风电机组安装在风电场同时使用时，因一次雷击导致多台大型风机停运的潜在损失是不可接受的。
架空线、变电站和发电厂等其他电气设施的周边或上方可有针对性地设置保护性导体。
与这些设施不同，风电机组因其实际尺寸和性质上的特点，它的防雷问题也不同。
风力发电机雷电防护
风力发电机雷电防护区域 的划分
LPZ 1 可选择SPD保护设备，存在电涌破坏的危险，电磁场由于 可选择SPD保护设备，存在电涌破坏的危险，电磁场由于 屏蔽作用已经减弱。 这类区域包括：轮毂内部；机舱电控柜内部；发电机接线 盒内部；照明系统；机舱与塔筒的线缆；塔筒内部；箱式 变电站内部； LPZ 2…n 电涌破坏进一步减弱，电磁破坏影响更小 2… 这类区域包括：变桨控制箱内部；塔基控制柜内部；箱式 变电站开关柜内部；
图（8 图（8）机架接地点示意图
等电位连接
机舱柜 门和侧板使用6mm 门和侧板使用6mm2的电缆进行跨接。 控制柜带有一个可靠的外部接地点，这一点通过35mm2的 控制柜带有一个可靠的外部接地点，这一点通过35mm2的 电缆与机架接地点进行最短距离连接。控制柜外部接地点 如图（9 如图（9）所示。
发电机定子与变频柜接地连接采用240mm 发电机定子与变频柜接地连接采用240mm2电缆。 变频器与塔内接地环采用240mm 变频器与塔内接地环采用240mm2接地电缆可靠相连，保证 变频器可靠接地。
等电位连接
齿轮箱机座与机架接地点相连。选用35mm 齿轮箱机座与机架接地点相连。选用35mm2接地电缆。齿 轮箱机座接地点如图（11）所示。 轮箱机座接地点如图（11）所示。
图（11）齿轮箱机座外部接地点 图（11）齿轮箱机座外部接地点
等电位连接
每节塔筒之间以及第一节塔筒与基础环的法兰处用三条 35mm2接地电缆相连。接地电缆在法兰处呈120度分布， 35mm2接地电缆相连。接地电缆在法兰处呈120度分布， 保证塔筒可靠电气连通。塔筒跨接示意图如图（12） 保证塔筒可靠电气连通。塔筒跨接示意图如图（12）
图（5 图（5）主轴接地示意图
外部防雷措施
风力发电机的防雷与接地参考文档
风力发电机的防雷与接地
风机的接地
风力发电机的防雷与接地
风机的接地
风力发电机的防雷与接地
风机的接地
风机的接地电阻 :为了将雷电流流散入大地而不 会产生危险的过电压，风机的工频接地电阻一般 应小于 4Ω，在土壤电阻率很大的地方可放宽到 10Ω。
? 电气系统防雷则主要是间接雷 击保护。
风力发电机的防雷与接地
外部直击雷的保护设计
风力发电机的防雷与接地
叶片的防雷保护
叶片防雷
叶片防雷重要性
位置最高是雷电袭击的首要目标 叶片是风力发电机组中最昂贵的部件
雷击造成叶片损坏
雷电击中叶尖后释放大量能量，雷电 流使叶尖结构内部温度急骤升高，造 成叶尖结构爆裂破坏甚至开裂；
? TT系统，前一个T：系统接地是直接接大地；后一个T： 用电设备外壳的保护接地是经PE线接单独的接地板直 接接大地，与电源中的N线线路和系统接地点毫无关连。
风力发电机的防雷与接地
风机的接地
? 风机接地系统应包括一个围绕风机基础的环状导体，此环 状导体埋设在距风机基础一米远的地面下一米处，采用 50mm2铜导体或直径更大些的铜导体；每隔一定距离打入 地下镀铜接地棒，作为铜导电环的补充；铜导电环连接到 塔架2个相反位置，地面的控制器连接到连接点之一。有 的设计在铜环导体与塔基中间加上两个环导体，使跨步电 压更加改善。如果风机放置在接地电阻率高的区域,要延 伸接地网以保证接地电阻达到规范要求。若测得接地网电 阻值大于要求的值，则必须采取降阻措施，直至达到标准 要求。
雷击造成的巨大声波，对叶片结构造 成冲击破坏
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风电机组的防雷和防雷标准1 引言在我国风电发展初期，风电场大部分集中在年平均雷电日较少的新疆和内蒙古等地区，采用的主要是450kW 级以下的风电机组，雷害问题并不突出。
随着我国风电场建设速度不断加快、规模不断扩大以及风电机组的日益大型化，风电机组的雷害也日益显露。
现阶段，我国风电场开发不断向高海拔和沿海地区拓展，大功率风电机组的塔架最高已经超过120m，是风电场中最高大的构筑物。
在风电机组的20年寿命期内，难免会遭遇到雷电的直击。
中国可再生能源学会风能专业委员会于2009 年9月在肇庆召开的叶片专业组年会，将叶片的防雷作为一个重要问题进行了研讨，说明风电机组防雷已经引起专家的高度重视。
国际电工委员会（IEC）第88 工作委员会（IEC TC 88）在编制风电机组系列标准IEC 61400 时，编制了一个技术报告（TR），作为IEC 61400 系列标准的第24 部分于2002 年6 月出版，其初衷是想为这个相对年经的工业提供防雷知识。
该标准在几年的实践中证明，技术报告对防止和减少风电机组的雷害是有效的。
但是随着大型风电机组的发展和风电场向外海的拓展，雷害问题比2002 年以前更加复杂和突出。
因此，有必要制订一个风电机组防雷标准以供风电行业人员使用。
将IEC 6 1400 由技术报告（TR）升级为技术标准（TS）便提上了议事日程。
2 风电机组的雷害IEC 61400-24 2002 中，阐明了不同于其他建筑物的风电机组雷害问题，机组的结构特点、工作原理以及所处场地等因素使其容易遭受雷害。
人们已经了解建筑物高度对雷击过程的影响。
高度超过60m 的建筑物会发生侧击，即部分雷电击中建筑物侧面而不是建筑物顶部。
风电机组塔架是高于60m 的构筑物，所以侧击概率比建筑物大很多，并造成严重损害。
另外，从雷电机理可知，与上行雷相关的起始连续电流转移的电荷量可以高达300C，也就是说，上行雷造成的对建筑物的损坏比例随着高度增加而增加，当塔架高度超过100m 时上行雷击的概率升高。
而风电机组一般设置在风力强大的高于周围地区的制高点，并且远离其他高大物体，例如海岸、丘陵、山脊，这些地区正是雷电多发区，因此更能吸引雷电。
据德国、丹麦、瑞典等欧洲国家统计，雷电引起故障的频率是，每年每百台机组达3.9 次到8 次。
直接雷击可以使叶片遭到损毁；雷电电磁脉冲（雷电感应过电压）等间接雷击可以使发电机、变压器、变流器等电气设备和控制、通信、SCADA 等电子系统遭受灾难性损坏；也有极个别的轮毂、齿轮箱、液压系统、偏航系统和传动系统及机械制动器等雷击损坏的报道。
其中控制系统、传感器、通信、SCADA 等弱电部件遭受雷害的概率较大，这是因为这些弱电器件的耐过电压和过电流的能力较弱，雷电电磁脉冲会使其损坏，但由于维修方便，直接和间接经济损失与由于叶片损坏所造成的损失相比不算很大。
叶片在遭到直击雷时损坏都比较严重，且遭到损毁的叶片不易修复。
离岸或在边远地区设置的机组，物资运输极其困难，维修人员的开销很大，同时风电场停止运行的收入损失也是巨大的。
因此，叶片的雷害最引人关注。
另外一个问题是现代大型风电机组的叶片用不能传导雷电流的复合材料制成，例如玻璃纤维增强塑料或木材层压板。
在叶片未加防护时，一旦被雷电击中就会造成损坏。
因此，对这类叶片作防雷要求是必要的。
用玻璃纤维增强塑料制成的机舱外壳，也应当采取防直接雷击措施。
1 引言在我国风电发展初期，风电场大部分集中在年平均雷电日较少的新疆和内蒙古等地区，采用的主要是450kW 级以下的风电机组，雷害问题并不突出。
随着我国风电场建设速度不断加快、规模不断扩大以及风电机组的日益大型化，风电机组的雷害也日益显露。
现阶段，我国风电场开发不断向高海拔和沿海地区拓展，大功率风电机组的塔架最高已经超过120m，是风电场中最高大的构筑物。
在风电机组的20年寿命期内，难免会遭遇到雷电的直击。
中国可再生能源学会风能专业委员会于2009 年9月在肇庆召开的叶片专业组年会，将叶片的防雷作为一个重要问题进行了研讨，说明风电机组防雷已经引起专家的高度重视。
国际电工委员会（IEC）第88 工作委员会（IEC TC 88）在编制风电机组系列标准IEC 61400 时，编制了一个技术报告（TR），作为IEC 61400 系列标准的第24 部分于2002 年6 月出版，其初衷是想为这个相对年经的工业提供防雷知识。
该标准在几年的实践中证明，技术报告对防止和减少风电机组的雷害是有效的。
但是随着大型风电机组的发展和风电场向外海的拓展，雷害问题比2002 年以前更加复杂和突出。
因此，有必要制订一个风电机组防雷标准以供风电行业人员使用。
将IEC 61400 由技术报告（T R）升级为技术标准（TS）便提上了议事日程。
2 风电机组的雷害IEC 61400-24 2002 中，阐明了不同于其他建筑物的风电机组雷害问题，机组的结构特点、工作原理以及所处场地等因素使其容易遭受雷害。
人们已经了解建筑物高度对雷击过程的影响。
高度超过60 m 的建筑物会发生侧击，即部分雷电击中建筑物侧面而不是建筑物顶部。
风电机组塔架是高于60m 的构筑物，所以侧击概率比建筑物大很多，并造成严重损害。
另外，从雷电机理可知，与上行雷相关的起始连续电流转移的电荷量可以高达300C，也就是说，上行雷造成的对建筑物的损坏比例随着高度增加而增加，当塔架高度超过100m 时上行雷击的概率升高。
而风电机组一般设置在风力强大的高于周围地区的制高点，并且远离其他高大物体，例如海岸、丘陵、山脊，这些地区正是雷电多发区，因此更能吸引雷电。
据德国、丹麦、瑞典等欧洲国家统计，雷电引起故障的频率是，每年每百台机组达3.9 次到8 次。
直接雷击可以使叶片遭到损毁；雷电电磁脉冲（雷电感应过电压）等间接雷击可以使发电机、变压器、变流器等电气设备和控制、通信、SCADA 等电子系统遭受灾难性损坏；也有极个别的轮毂、齿轮箱、液压系统、偏航系统和传动系统及机械制动器等雷击损坏的报道。
其中控制系统、传感器、通信、SCADA 等弱电部件遭受雷害的概率较大，这是因为这些弱电器件的耐过电压和过电流的能力较弱，雷电电磁脉冲会使其损坏，但由于维修方便，直接和间接经济损失与由于叶片损坏所造成的损失相比不算很大。
叶片在遭到直击雷时损坏都比较严重，且遭到损毁的叶片不易修复。
离岸或在边远地区设置的机组，物资运输极其困难，维修人员的开销很大，同时风电场停止运行的收入损失也是巨大的。
因此，叶片的雷害最引人关注。
另外一个问题是现代大型风电机组的叶片用不能传导雷电流的复合材料制成，例如玻璃纤维增强塑料或木材层压板。
在叶片未加防护时，一旦被雷电击中就会造成损坏。
因此，对这类叶片作防雷要求是必要的。
用玻璃纤维增强塑料制成的机舱外壳，也应当采取防直接雷击措施。
风电机组是不断旋转运动的机械，于是又出现了一个特殊问题——雷击的风险出现在旋转叶片上多处，并且不止一个叶片遭到雷击。
原因是一次雷击包含有几个不连续的脉冲，即雷击的连续性，一次雷击的持续时间达到1s，这一时间足以使多个叶片暴露在雷电中（例如一个3 叶片的风电机组的旋转速度为2 0 r/min，那么每个叶片的运动速度就为120°/s）。
雷击叶片时，雷电流通过整个机组构筑物入地，包括桨距轴承、轮毂和主轴轴承、齿轮、发动机轴承、底座、偏航轴承和塔架。
雷电流流经齿轮和轴承可使其损坏，特别是在滚轮和滚道之间以及齿轮与轮齿间有润滑层时，损坏更严重。
风电机组的防雷问题，可以理解为有成千上万高度超过100m 的高大建筑物，位于荒郊野地，很容易遭受雷击。
这些构筑物内有复杂的电气和控制设备，外部用复合材料制成，还有长达60m 的旋转的叶片。
过去各国的经验已经证明，位于雷电频发地区的风电机组，在它服务寿命期内，都会遭到数次雷击。
因此，风电机组的防雷必须引起人们的注意。
3 IEC 61400技术标准概要3.1 IEC 61400技术标准编制背景2006 年，国际电工委员会（IEC）第81 委员会（TC81）完成了系列标准IEC 62305 ：2006 Protection againstLightning，我国于2008 年将其等同采用为国家标准，即GB/T 21714—2008《雷电防护》。
这时，IEC TC 88 第24 项目组提出以IEC 62305 ：2006 为主要参考文件，将IEC 61400 ：2002 由技术报告升级为技术标准。
第24 项目组希望有更多的防雷专家与风电机组的制造商合作，将防雷专家咨询变为防雷专家参与完成防雷工作。
虽然，风电机组的防雷还有一些未解决的难题（如叶片的有效防雷），但过去几十年的研究和经验证明，只要采取的措施得当，风电机组是可以防范雷电损坏的。
新的IEC 61400-24 注重将现存的IEC 62305 系列防雷标准、IEC 61000 系列EMC 标准、电机系统标准、电气系统标准兼顾，并考虑将叶片和最新的航空工业的研究成果和发布的标准SAE/EUROCAE 等应用到风电机组上，以达到保护电器和控制系统以及整个机组结构的目的。
新的标准强调用试验证明防护系统设计的有效性，提出对叶片进行高电压大电流试验。
高电压大电流试验最初用来进行飞机结构合格检验，现在许多叶片制造厂家已经用来检验叶片和风电机组雷电导流系统中的分离部件的导流和耐流能力。
3.2 新IEC 61400-24处理的主要题目3.2.1 风电机组雷电环境定义新IEC 61400-24 认为，IEC 62305-1定义的雷电流参数基本上也可用于风电机组的雷电防护系统设计以及防雷部件的选择和测试。
在IEC 62305-1 中，根据构筑物预期的雷击电流大小，将雷电防护水平分为表1 所示的几类。
我国各地雷电环境不同，预期的雷电流大小也不一样，应当根据我国不同地域使用和规定防护水平。
要考虑我国大多数地区雷电直接击中叶片时，电流达到200kA 的概率极小。
风电机组中的易损器件是接闪器（安装在叶尖）、接闪器系统、滑动接触器、火花间隙和电涌保护器（SPD）等，雷击转移的总电荷是确定材料易损（熔化）以及维修需求的关键参数。
增加易损器件的耐受雷电能力，重新设计这些部件的可靠性，使风电机组在其寿命期内可以抵御磨损和破裂。
图1 设置在山峰上的风电机组高度H的确定示意图3.2.2 风电机组雷害风险评估IEC 61400-24 ：2002 按照IEC/TR2 61662 Ed. 1.0 来评估风电机组的雷害。
新标准遵循IEC 623 05-2 RiskManagement（风险管理）的雷电环境和风险评估程序评估风电机组的雷害，使其符合风电机组的情况。
新标准建议计算等效雷击截收面积时，风电机组的高度应为轮毂高度与风轮半径之和的高度，同时还要考虑地形的变化（图1）。