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风电知识 | 浅谈风力发电机组的雷电防护措施
颁布功夫：2025-02-10 14:04:43人气：
本文在参考了大量国内表防雷尺度、文件的基础上，并结合大量机组的现实防雷经验，整顿并综合了风力发电机组有效的防雷措施。
1. 成立风力发电机组防雷系统的必要性
目前，中国国内的大部门风电场散布于东北、华北和西北地域。近些年，随着风力发电技术的成熟和市场需要的增长，越来越多的南方风电场已陆续建设起来。并且，南方地域的雷暴气象显著要多于北方地域，给风机造作商微风电场建设方带来极大的考验。
下图为某机组遭雷击败坏的事俘。
风力发电机组相对城市通常建（构）筑物有分歧的防雷特点，具体如下：
2. 风力发电机组的通用防雷措施
风力发电机组的防雷系统蕴含了从叶片至基础的各个环节，并且每个环节都不成或缺。凭据IEC61400-24(2010) 《风力发电机组- 第24 部门: 雷电防护》等有关尺度，风力发电机组的防雷措施重要有以下几个方面。
2.7.2 风力发电机组中电涌�；て鞯淖爸玫匚�。凭据风力发电机组电气电子系统框图和防雷区（简称LPZ）划分准则，应在如下地位装置SPD：
3. 永磁直驱风力发电机组防雷措施
永磁直驱风力发电机组的防雷措施除跟上述的风力发电机组通用措施一样表，还应拥有以下防护措施。
4.幼结
“预防胜于治理”是对防雷工作最好的诠释，即便比力美满的防雷系统已经成立，还是不成能齐全招架雷击的风险。所以，在风力发电机组宽泛选取有效的防雷�；ぜ际醯耐�， 为了尽量削减风力发电机组遭逢雷击的危险， 建议在风机装置之前，即进行风电场的规划设计及微观选址时，将风机的防雷作为影响成分之一加以思考，从而确保风力发电机组安全有效的运行。
1. 成立风力发电机组防雷系统的必要性
目前，中国国内的大部门风电场散布于东北、华北和西北地域。近些年，随着风力发电技术的成熟和市场需要的增长，越来越多的南方风电场已陆续建设起来。并且，南方地域的雷暴气象显著要多于北方地域，给风机造作商微风电场建设方带来极大的考验。
下图为某机组遭雷击败坏的事俘。
风力发电机组相对城市通常建（构）筑物有分歧的防雷特点，具体如下：
——风力发电机组是比周围物体要宏伟构筑物。
——风力发电机组时时装置在极度容易受到雷击的场地。
——风力发电机组的很多露出部件，如叶片和机舱罩往往由不能接受直击雷的复合伙料造成。
—— 叶片、轮毂、发电机与机舱是相对旋转的，不利传导雷电流。
——雷电流将通过风力发电机组的金属结构传导到大地，因而，现实上大部门雷电流将流经或靠近所有的机组部件。
——风电场的泥土电阻率通常比力高，接地前提不好。
——风力发电机组都设置在风大的地域，例如海岸、丘陵、山脊，而这些地域正是雷电多发区。通常风力发电机组设置在高于周围地域的造高点，并且远离其它宏伟物体，因而它越发能吸引雷电。此表，设置在丘陵和山脊的风力发电机组的接地，这些地域的泥土导电机能相对较差。
——风力发电机组时时装置在极度容易受到雷击的场地。
——风力发电机组的很多露出部件，如叶片和机舱罩往往由不能接受直击雷的复合伙料造成。
—— 叶片、轮毂、发电机与机舱是相对旋转的，不利传导雷电流。
——雷电流将通过风力发电机组的金属结构传导到大地，因而，现实上大部门雷电流将流经或靠近所有的机组部件。
——风电场的泥土电阻率通常比力高，接地前提不好。
——风力发电机组都设置在风大的地域，例如海岸、丘陵、山脊，而这些地域正是雷电多发区。通常风力发电机组设置在高于周围地域的造高点，并且远离其它宏伟物体，因而它越发能吸引雷电。此表，设置在丘陵和山脊的风力发电机组的接地，这些地域的泥土导电机能相对较差。
2. 风力发电机组的通用防雷措施
风力发电机组的防雷系统蕴含了从叶片至基础的各个环节，并且每个环节都不成或缺。凭据IEC61400-24(2010) 《风力发电机组- 第24 部门: 雷电防护》等有关尺度，风力发电机组的防雷措施重要有以下几个方面。
2.1 叶片接闪器及引下线
叶片接闪器应位于叶片表表，能截收绝大部门的雷击。叶片接闪器系统的设计凭据严格的检测和试验来确定。接闪器数量依照2010 版GL 规范有关要求进行设计。
叶片接闪器应位于叶片表表，能截收绝大部门的雷击。叶片接闪器系统的设计凭据严格的检测和试验来确定。接闪器数量依照2010 版GL 规范有关要求进行设计。
引下线应持久靠得住衔接，并能接受雷电流产生的电、热、电动力的结合冲击。引下线应在进行模拟雷击试验以前就装置在叶片上，应与叶片一路进行耐受机械应力的尝试。
2.2 轮毂
轮毂金属结构自身拥有优良的电磁屏蔽成效，其雷电防护只需采取等电位衔接。对延长到轮毂表部（除去叶片根部或机舱）的电气和节造系统回路应采取雷电防护措施。
2.3 机舱
金属机舱结构天然成为雷电防护系统的一部门， 应能承载IEC62305-1 所划定雷电防护等级的雷电流。金属机舱表罩和金属结构（如机舱底座）应与引下线衔接。
非金属机舱表罩（如玻璃钢表罩）应增设足够大截面网格条的金属网格。
2.4 塔筒
金属塔筒各段落之间应有优良的电气衔接。各段落之间除了天然的结构衔接以表还应有多条直接的电气衔接。金属塔筒可作为优良的天然引下线，各段端部和底座环应引出接地端子。
2.5 轴承和齿轮箱
轮毂金属结构自身拥有优良的电磁屏蔽成效，其雷电防护只需采取等电位衔接。对延长到轮毂表部（除去叶片根部或机舱）的电气和节造系统回路应采取雷电防护措施。
2.3 机舱
金属机舱结构天然成为雷电防护系统的一部门， 应能承载IEC62305-1 所划定雷电防护等级的雷电流。金属机舱表罩和金属结构（如机舱底座）应与引下线衔接。
非金属机舱表罩（如玻璃钢表罩）应增设足够大截面网格条的金属网格。
2.4 塔筒
金属塔筒各段落之间应有优良的电气衔接。各段落之间除了天然的结构衔接以表还应有多条直接的电气衔接。金属塔筒可作为优良的天然引下线，各段端部和底座环应引出接地端子。
2.5 轴承和齿轮箱
轴承应证明能在整个服务期间耐受可能流过屡次雷电流，不然应采取降低雷电流流过轴承的�；ご胧�。对处于雷电流通路的轴承齿轮、轴承与连轴器应选取旁路分流和阻断隔离相结合的方式。通向发电机的连轴器应选取绝缘隔离，提供所需的绝缘以�；し⒌缁庠饫椎缌髑秩敕⒌缁�。
阻断隔离是指在轴承或齿轮箱以及其它高速轴到机舱底板的电流通路中插入绝缘层。下图为削减轴承雷电流措施的示意图。齿轮箱和发电机通过机械底座的衔接螺栓与接地装置应维持优良的衔接。如齿轮箱或发电机用柔性阻尼元件与机械底座衔接，则所有阻尼元件应选取有足够截面积的扁铜带跨接。
2.6 接地装置
风力发电机组接地装置可利用
阻断隔离是指在轴承或齿轮箱以及其它高速轴到机舱底板的电流通路中插入绝缘层。下图为削减轴承雷电流措施的示意图。齿轮箱和发电机通过机械底座的衔接螺栓与接地装置应维持优良的衔接。如齿轮箱或发电机用柔性阻尼元件与机械底座衔接，则所有阻尼元件应选取有足够截面积的扁铜带跨接。
2.6 接地装置
风力发电机组接地装置可利用
塔筒的钢筋混凝土基础作为共用接地装置，除应满足以下四个根基要求以表，还要切合雷电防护的要求，能将高频和高能量的雷电流安全疏导入地。其工频接地电阻宜幼于4Ω。在高泥土电阻率地域，应采取措施降低接地电阻。本机组的接地装置应与若干其它机组微风电场的接地装置相连。
四个根基要求是：
四个根基要求是：
a) 接地故障出现时，产生跨步电压和接触电压，需确保人身安全；
b) 预防接地故障引起设备的败坏；
c) 接地故障时接地装置耐受热、电动力；
d) 拥有持久的机械强度和耐侵蚀性。
b) 预防接地故障引起设备的败坏；
c) 接地故障时接地装置耐受热、电动力；
d) 拥有持久的机械强度和耐侵蚀性。
2.7 电气系统防雷
2.7.1 风力发电机组中电涌�；て鞯睦嘈�。风力发电机组内部系统选取的电涌�；て鳎虺芐PD）产品的类型：
a) 低压电源系统用SPD：用于对低压电源系统中的电气部件的�；�，产品应切合GB 18802.1；
b) 节造与信息系统用SPD：用于对节造和丈量、信号回路的�；�，产品应切合GB/T 18802.21；
c) 低压主电力电气系统用SPD：用于对风力发电机、变频器及有关部件的�；�。
b) 节造与信息系统用SPD：用于对节造和丈量、信号回路的�；�，产品应切合GB/T 18802.21；
c) 低压主电力电气系统用SPD：用于对风力发电机、变频器及有关部件的�；�。
2.7.2 风力发电机组中电涌�；て鞯淖爸玫匚�。凭据风力发电机组电气电子系统框图和防雷区（简称LPZ）划分准则，应在如下地位装置SPD：
a) 在每个LPZ 的线路入口处装置SPD：
在LPZ0B 进入LPZ1 区处：应选用用Iimp 测试的SPD（Ⅰ类试验），装置在离LPZ1 天堑尽可能近的处所；在LPZ1 进入LPZ2 区或更高区处：应选用用In 测试的SPD（Ⅱ类试验），装置在离LPZ2 天堑或更高区尽可能近的处所。
b) 在部门电气设备端部装置SPD：
极度敏感的设备，与LPZ 入口处SPD 距离太远的设备，内部滋扰源产生的电磁场有威胁的设备。下图显示了双馈式风力发电机主电力电气回路和低压电源回路中电涌�；て髯爸玫匚焕�。
3. 永磁直驱风力发电机组防雷措施
永磁直驱风力发电机组的防雷措施除跟上述的风力发电机组通用措施一样表，还应拥有以下防护措施。
3.1风力发电机组的雷电�；は低�
3.1.1 永磁直驱机组防雷接地设计凭据。永磁直驱机组防雷接地参照以下尺度设计。
GB 50057-94（2010） 构筑物防雷设计规范
IEC 61400-24-2010 风力发电机组- 第24 部门: 雷电防护
IEC 62305-1 -2006 雷电防护- 第1 部门：总则
IEC 62305-3 -2006 雷电防护- 第3 部门：构筑物的实体侵害和性命危险
IEC 62305-4 -2006 雷电防护- 第4 部门：构筑物内电气和电子系统
GL（2010） 风力发电机组认证指南（2010）
思考机组的结构特点，从其自身价值及遭逢雷击后可能产生的直接和间接损失，结合国表对机组防雷等级的划分，风力发电机组参照最严格等级进行防雷，并适应与所有的雷暴区域。凭据IEC 62305.1—2006《雷电防护 第1 部门：总则》第八章的划定，选取雷电防护水平雷电防护等级Ⅰ的防护尺度进行�；�。
GB 50057-94（2010） 构筑物防雷设计规范
IEC 61400-24-2010 风力发电机组- 第24 部门: 雷电防护
IEC 62305-1 -2006 雷电防护- 第1 部门：总则
IEC 62305-3 -2006 雷电防护- 第3 部门：构筑物的实体侵害和性命危险
IEC 62305-4 -2006 雷电防护- 第4 部门：构筑物内电气和电子系统
GL（2010） 风力发电机组认证指南（2010）
思考机组的结构特点，从其自身价值及遭逢雷击后可能产生的直接和间接损失，结合国表对机组防雷等级的划分，风力发电机组参照最严格等级进行防雷，并适应与所有的雷暴区域。凭据IEC 62305.1—2006《雷电防护 第1 部门：总则》第八章的划定，选取雷电防护水平雷电防护等级Ⅰ的防护尺度进行�；�。
3.1.2 综合防雷系统。风力发电机组的防雷�；な歉鲎酆系姆览紫低�。蕴含表部、内部防雷系统，针对分歧防雷区域采取有效的防护伎俩，重要蕴含雷电截收和传导系统、过电压�；ず偷鹊缥幌谓印⒌缈叵低撤览椎却胧�，这些防护措施都充分思考了雷电的特点，实际证明这一步骤单一而有效。防雷系统的构私见下图6 所示。
3.2 机舱顶部接闪器的设计
机舱的顶部，设置有风向标、风速仪。为了削减因侧击雷造成风向标、风速仪和机舱内设备的败坏，应在机舱顶部装设接闪器，�；し缦虮辍⒎缢僖呛突漳诘纳璞�。
3.3 等电位衔接
等电位衔接是风力发电机组防雷工作的主题，是保障雷电流通路通顺的关键。
为了减幼各金属设备之间的电位差，对机组的所有暴露金属部门，采取等电位衔接措施。轮毂、机舱、塔筒内成立等电位衔接网络，内部重要金属构建、金属管路以及线路屏蔽均应选取等电位衔接。设置等电位母排。延长到机舱、塔筒表部的电气和节造系统电路应布设在金属管路内, 金属管路应与引下线系统相连，电气和节造系统电路应采取过电压�；ご胧�。
3.4 沿海及海上的机组防雷措施
针对海上的盐雾环境，对防雷、接地装置的金属结构件做必要的防腐处置，并且对电缆芯及接线端子做防腐处置，所有的电涌�；て骶ü寡挝硎匝�。
3.5 加强对防雷与接地装置的查抄与守护
风力发电机组的设计寿命至少为20 年，为保障机组的防雷系统正常工作，要定期对防雷与接地装置进行查抄，重要查抄的对象有：各电控柜内电涌�；て鳌⒏髁悴考吧璞讣涞牡鹊缥幌谓拥枷摺⒒榈慕拥氐缱柚档�。
机舱的顶部，设置有风向标、风速仪。为了削减因侧击雷造成风向标、风速仪和机舱内设备的败坏，应在机舱顶部装设接闪器，�；し缦虮辍⒎缢僖呛突漳诘纳璞�。
3.3 等电位衔接
等电位衔接是风力发电机组防雷工作的主题，是保障雷电流通路通顺的关键。
为了减幼各金属设备之间的电位差，对机组的所有暴露金属部门，采取等电位衔接措施。轮毂、机舱、塔筒内成立等电位衔接网络，内部重要金属构建、金属管路以及线路屏蔽均应选取等电位衔接。设置等电位母排。延长到机舱、塔筒表部的电气和节造系统电路应布设在金属管路内, 金属管路应与引下线系统相连，电气和节造系统电路应采取过电压�；ご胧�。
3.4 沿海及海上的机组防雷措施
针对海上的盐雾环境，对防雷、接地装置的金属结构件做必要的防腐处置，并且对电缆芯及接线端子做防腐处置，所有的电涌�；て骶ü寡挝硎匝�。
3.5 加强对防雷与接地装置的查抄与守护
风力发电机组的设计寿命至少为20 年，为保障机组的防雷系统正常工作，要定期对防雷与接地装置进行查抄，重要查抄的对象有：各电控柜内电涌�；て鳌⒏髁悴考吧璞讣涞牡鹊缥幌谓拥枷摺⒒榈慕拥氐缱柚档�。
4.幼结
“预防胜于治理”是对防雷工作最好的诠释，即便比力美满的防雷系统已经成立，还是不成能齐全招架雷击的风险。所以，在风力发电机组宽泛选取有效的防雷�；ぜ际醯耐�， 为了尽量削减风力发电机组遭逢雷击的危险， 建议在风机装置之前，即进行风电场的规划设计及微观选址时，将风机的防雷作为影响成分之一加以思考，从而确保风力发电机组安全有效的运行。
