风力发电机组防雷保护系统解析
随着能源消费方式的变革，风能产业发展日趋迅速，风电机组的防雷成为风电产业发展的重中之重，本文简单介绍了雷电的形成及危害、风电机组防雷的必要性及主要措施。
标签：风电机组；防雷保护；导雷通道
1 雷电的形成及危害
1.1 雷电的形成
雷电的形成过程简单来说，雷云中带有大量的电荷，在静电感应的作用下，雷云的另一侧和雷云下方的地面上（或雷云下方的建筑物等）将带有大量的极性相反的电荷。据统计，80%-90%的雷云将带有大量的负电荷，当电荷积累到一定程度，即产生强电場，由于叶片等导体尖端的电荷特别密集，尖端附近的电场更是特别强，空气在强电场的作用下发生电离，空气成为导电通道。
1.2 雷电的危害
由于风电机叶片形状多有尖锐部分，尖端电荷特别密集，往往会发生尖端发电。同时，在强电场作用下，叶片表面曲率大的地方，等电位面密，电场强度剧增，致使它附近的空气被电离而产生气体放电，即电晕放电。这两种现象发生的同时常常伴随着巨大的能量的变化，叶片温度急剧升高，高温分解叶片周围气体，使其急剧膨胀产生气体爆裂现象，对叶片表面造成损害。
2 防雷的必要性
相对于普通建筑物，风电机具有高空尖的特征。高：风电机组常常为某个地区的高大建筑物，是一个地区的制高点。空：风电机组的选址常常在沿海一带或者比较空旷的风力资源优越的地带，这样就决定了风电机组周围环境必定是人烟稀少，建筑物稀稀落落的情况。尖：风电机组的叶片形状等风电机的主要构件常常有尖锐突起部分，这就为尖端放电的形成提供了良好的条件。高空尖的特征决定了风电机组遭受雷击的概率极大，造成不可估量的损失，
3 主要防雷措施
3.1 叶片的防雷
①无叶尖阻尼器结构的叶片防护方式由于没有叶尖阻尼器，防雷措施实施起来相对较容易，如下图1所示，叶尖部分的上部铺设有铜丝网，作为接闪器。叶尖的主体部分内部设有铜导体，铜导体末端与金属法兰相连。当叶片遭受直击雷时，产生的强大电流便在铜丝网中汇聚于铜导体中，短时迅速的将电流输送至金
风力发电机组防雷设计方案 深圳天顺科技有限公司曾中海 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，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。 二：风机对比介绍 风电变速恒频风力发电系统，主要分为双馈式和直驱式。双馈式风力发电系统由于其变流器容量（滑差功率）只占系统额定功率的30％左右，能较多地降低系统成本，因此双馈式系统受到了广泛的关注。与双馈式相比，直驱式采用低速永磁同步发电机结构，无需齿轮箱，机械损耗小，运行效率高，维护成本低，但是，由于系统功率是全功率传输，系统中变流器造价昂贵，控制复杂（本文重点介绍直驱式风电系统雷电防护）。 直驱风力发电系统风轮与永磁同步发电机直接连接，无需升速齿轮箱。首先将风能转化为频率和幅值变化的交流电，经过整流之后变为直流，然后经过三相逆变器变换为三相频率恒定的交流电连接到电网。通过中间电力电子变化环节，对系统有功功率和无功功率进行控制，实现最大功率跟踪，最大效率利用风能。 直驱式风力发电系统中的电力电子变换电路（整流器和逆变器）可以有不同的拓扑结构（常见2种见图1、2）。 图1 图2 三：设计依据标准
华北区域风力发电机组并网安全性评价标准 (试行) 国家电力监管委员会华北监管局 二○○八年十月
目录 一、华北区域风力发电机组并网安全性评价标准(试行)说明 (1) 二、必备项目 (4) 三、评分项目 (8) 1、电气一次设备 (8) 1.1、发电机组 (8) 1.3、主变压器和高压并联电抗器 (8) 1.4、外绝缘和构架 (9) 1.5、过电压保护和接地 (10) 1.6、高压电器设备 (10) 1.7、场（站）用配电系统 (12) 1.8、防误操作技术措施 (13) 2、二次设备 (14) 2.1、并网继电保护及安全自动装置 (14) 2.2、调度自动化 (16) 2.3、通信 (19) 2.4、直流系统 (22) 2.5、二次系统安全防护 (23) 2.6、风力发电机组控制系统 (23) 3、调度运行 (25) 4、安全生产管理 (26)
华北区域风力发电机组并网安全性评价标准(试行)说明 一、根据电监会《发电机组并网安全性评价管理办法》要求，风力发电机组并网安全性评价主要内容包括：风力发电机组的电气一次、二次设备、调度运行和安全生产管理。其中电气一次设备包括：发电机组、变压器和高压并联电抗器、电容器（包括无功动态补偿装置）、外绝缘和构架、过电压保护和接地、高压电器设备、站用配电系统和防误操作技术措施。电气二次设备包括：继电保护及安全自动装置、调度自动化、通信、直流操作系统、二次系统安全防护及风力发电机组控制系统。 二、根据对电网安全、稳定、可靠运行的影响程度，风力发电机组并网安全性评价内容分成“必备项目”和“评分项目”两部分。 “必备项目”是指那些如果不满足本评价标准的要求，则可能对电网的安全、稳定运行造成严重后果的项目。 “评分项目”是指除了必备项目之外，对电网安全稳定运行也会造成不良影响，应当满足本评价标准的其他项目。 三、本评价标准中，“必备项目”18条；“评分项目”包括四个评价单元，各单元应得分为：电气一次设备925分、二次设备1075分、调度运行100分、安全生产管理450分，共计2550分。
风力发电机介绍 目录 1. 风力发电发展的推动力 2.风力发电的相关参数 2.1.风的参数 2.2.风力机的相关参数（以水平轴风力机为例） 3.风力机的种类 3.1.水平轴风力机 3.2.垂直轴风力机 4.水平轴风力机详细介绍 4.1.风轮机构 4.2.传动装置 4.3.迎风机构 4.4.发电机 4.5.塔架 4.6.避雷系统 4.7.控制部分 5.风力发电机的变电并网系统 5.1.（恒速）同步发电机变电并网技术
5.2.（恒速）异步发电机变电并网技术 5.3.交—直—交并网技术 5.4.风力发电机的变电站的布置 6.风力发电场 7.风力机发展方向 1. 风力发电发展的推动力： 1) 新技术、新材料的发展和运用； 2) 大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累； 3) 火电发电成本（煤的价格）上涨及环保要求的提高（一套脱硫装置价格相当 一台锅炉价格）。 2. 风力发电的相关参数： 2.1. 风的参数： 2.1.1. 风速： 在近300m的高度内，风速随高度的增加而增加，公式为： V：欲求的离地高度H处的风速； V0：离地高度为H0处的风速（H0=10m为气象台预报风速的高度）； n：与地面粗糙度等因素有关的指数，平坦地区平均值为0.19～0.20。 2.1.2. 风速频率曲线：
在一年或一个月的周期中，出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率。 图1：风速频率曲线 2.1. 3. 风向玫瑰图(风向频率曲线)： 在一年或一个月的周期中，出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率。以极座标形式表示的风向频率图叫风向玫瑰图。 图2：风向玫瑰图
风力发电机组防雷保护系统解析 随着能源消费方式的变革，风能产业发展日趋迅速，风电机组的防雷成为风电产业发展的重中之重，本文简单介绍了雷电的形成及危害、风电机组防雷的必要性及主要措施。 标签：风电机组；防雷保护；导雷通道 1 雷电的形成及危害 1.1 雷电的形成 雷电的形成过程简单来说，雷云中带有大量的电荷，在静电感应的作用下，雷云的另一侧和雷云下方的地面上（或雷云下方的建筑物等）将带有大量的极性相反的电荷。据统计，80%-90%的雷云将带有大量的负电荷，当电荷积累到一定程度，即产生强电場，由于叶片等导体尖端的电荷特别密集，尖端附近的电场更是特别强，空气在强电场的作用下发生电离，空气成为导电通道。 1.2 雷电的危害 由于风电机叶片形状多有尖锐部分，尖端电荷特别密集，往往会发生尖端发电。同时，在强电场作用下，叶片表面曲率大的地方，等电位面密，电场强度剧增，致使它附近的空气被电离而产生气体放电，即电晕放电。这两种现象发生的同时常常伴随着巨大的能量的变化，叶片温度急剧升高，高温分解叶片周围气体，使其急剧膨胀产生气体爆裂现象，对叶片表面造成损害。 2 防雷的必要性 相对于普通建筑物，风电机具有高空尖的特征。高：风电机组常常为某个地区的高大建筑物，是一个地区的制高点。空：风电机组的选址常常在沿海一带或者比较空旷的风力资源优越的地带，这样就决定了风电机组周围环境必定是人烟稀少，建筑物稀稀落落的情况。尖：风电机组的叶片形状等风电机的主要构件常常有尖锐突起部分，这就为尖端放电的形成提供了良好的条件。高空尖的特征决定了风电机组遭受雷击的概率极大，造成不可估量的损失， 3 主要防雷措施 3.1 叶片的防雷 ①无叶尖阻尼器结构的叶片防护方式由于没有叶尖阻尼器，防雷措施实施起来相对较容易，如下图1所示，叶尖部分的上部铺设有铜丝网，作为接闪器。叶尖的主体部分内部设有铜导体，铜导体末端与金属法兰相连。当叶片遭受直击雷时，产生的强大电流便在铜丝网中汇聚于铜导体中，短时迅速的将电流输送至金
风力发电机组防雷接地施工专项方案
目录 1.编制目的 (2) 2.风电厂地貌及接地电阻要求 (2) 3．编制依据 (3) 4.防雷接地系统 (3) 4.1总接地网 (3) 4.2风力发电机组接地布置 (3) 4.3集电线路铁塔接地型式 (4) 5.接地材料 (6) 5.1材料选择 (6) 5.2材质要求 (6) 6．质量保证措施 (6) 7．安全保证措施 (6)
防雷接地施工专项方案 1.编制目的 目前，风力发电被称为明日世界的能源。由于它属于可再生能源，为人与自然和谐发展提供了基础，而且不像火电、核电、水电会造成环境问题，所以符合社会可持续发展对能源的要求。所以，风力发电已在我国达到了举足轻重的地位。 然而，风力发电机组是在空旷、自然、外露的环境下工作，不可避免的会遭受到直接雷击。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。主体高度约80米、叶片长度约45米、即最高点高度约为120米的风机，在雷雨天气时极易遭受直接雷击。雷击是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。 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。为保证风力发电机组的正常、安全使用，特编制此方案。 2.风电厂地貌及接地电阻要求 甄家湾风电场位于河北张家口蔚县地区，风力发电机组功率2000KW。此地，土壤电阻率比较高，超过450Ω.m，加之有岩石的存在，造成不同深度的土壤电阻率分布不均匀。 风机基础占地面积为9.8*9.8π,距其17.5m处有一台箱式变压器，
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
风力发电机组偏航系统详细介绍2012-12-15 资讯频道 偏航系统的主要作用有两偏航系统是水平轴式风力发电机组必不可少的组成系统之一。 使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，个。以保障风力发其二是提供必要的锁紧力矩，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；被动风力发电机组的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动偏航系统。电机组的安全运行。舵轮常见的有尾舵、偏航指的是依靠风力通过相关机构完成机组风轮对风动作的偏航方式，常见的有主动偏航指的是采用电力或液压拖动来完成对风动作的偏航方式，和下风向三种；通常都采用主动偏航的齿轮驱动对于并网型风力发电机组来说，齿轮驱动和滑动两种形式。形式。 1．偏航系统的技术要求 1.1. 环境条件 在进行偏航系统的设计时，必须考虑的环境条件如下： 1). 温度； 2). 湿度； 3). 阳光辐射； 雨、冰雹、雪和冰；4). 5). 化学活性物质； 机械活动微粒；6). 盐雾。风电材料设备7). 近海环境需要考虑附加特殊条件。8). 应根据典型值或可变条件的限制，确定设计用的气候条件。选择设计值时，应考虑几 气候条件的变化应在与年轮周期相对应的正常限制范围内，种气候条件同时出现的可能性。不影响所设计的风力发电机组偏航系统的正常运行。 1.2. 电缆 必须使电缆有足够为保证机组悬垂部分电缆不至于产生过度的纽绞而使电缆断裂失效， 电缆悬垂量的多少是根据电缆所允许的扭转角度确定的悬垂量，在设计上要采用冗余设计。的。阻尼1.3. 偏航系统在机组为避免风力发电机组在偏航过程中产生过大的振动而造成整机的共振， 阻尼力矩的大小要根据机舱和风轮质量总和的惯性力矩来偏航时必须具有合适的阻尼力矩。只有在其基本的确定原则为确保风力发电机组在偏航时应动作平稳顺畅不产生振动。确定。阻尼力矩的作用下，机组的风轮才能够定位准确，充分利用风能进行发电。 1.4. 解缆和纽缆保护 偏航系统的偏航动解缆和纽缆保护是风力发电机组的偏航系统所必须具有的主要功能。 所以在偏航系统中应设置与方向有关的计数作会导致机舱和塔架之间的连接电缆发生纽绞，检测装置或类一般对于主动偏航系统来说，装置或类似的程序对电缆的纽绞程度进行检测。对于被动偏航系统检测装置或类似似的程序应在电缆达到规定的纽绞角度之前发解缆信号；偏航系并进行人工解缆。的程序应在电缆达到危险的纽绞角度之前禁止机舱继续同向旋转，一般与偏航圈统的解缆一般分为初级解缆和终极解缆。初级解缆是在一定的条件下进行的，这个装置的控制逻纽缆保护装置是风力发电机组偏航系统必须具有的装置，数和风速相关。辑应具有最高级别的权限，一旦这个装置被触发，则风力发电机组必须进行紧急停机。偏航转速 1.5. 1 对于并网型风力发电机组的运行状态来说，风轮轴和叶片轴在机组的正常运行时不可避免的产生陀螺力矩，这个力矩过大将对风力发电机组的寿命和安全造成影响。为减少这个力矩对风力发
新疆大学电气工程学院课程作业 题目: 风力发电机防雷系统讲课老师: 王海云 学生姓名： 学号： 所属院系：电气工程学院 专业：电气工程及其自动化班级：电气09-4班 日期： 2013年5月
风力发电机防雷系统 0、引言 风能是当前技术较好的、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。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。 1、雷电的产生 雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷风。积雨云顶部一般较高，可达20公里，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。因此，云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。闪电的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率。放电过程中，由于闪电通道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。
IEC61400-1第三版本2005-08 风机-第一分项：设计要求 1.术语和定义 1.1声的基准风速acoustic reference wind speed 标准状态下（指在10m高处，粗糙长度等于0.05m时），8m/s的风速。它为计算风力发电机组视在声功率级提供统一的根据。注：测声参考风速以m/s表示。 1.2年平均annual average 数量和持续时间足够充分的一组测试数据的平均值，用来估计均值大小。用于估计年平均的测试时间跨度应是一整年，以便消除如季节性等非稳定因素对均值的影响。 V annual average wind speed 1.3年平均风速 ave 基于年平均定义的平均风速。 1.4年发电量annual energy production 利用功率曲线和在轮毂高度处不同风速频率分布估算得到的一台风力发电机组一年时间内生产的全部电能。假设利用率为100%。 1.5视在声功率级apparent sound power level 在测声参考风速下，被测风力机风轮中心向下风向传播的大小为1pW点辐射源的A—计权声级功率级。注：视在声功率级通常以分贝表示。 1.6自动重合闸周期auto-reclosing cycle 电路发生故障后，断路器跳闸，在自动控制的作用下，断路器自动合闸，线路重新连接到电路。这过程在约0.01秒到几秒钟内即可完成。 1.7可利用率（风机）availability 在某一期间内，除去风力发电机组因维修或故障未工作的时数后余下的小时数与这一期间内总小时数的比值，用百分比表示。 1.8锁定（风机）blocking 利用机械销或其它装置，而不是通常的机械制动盘，防止风轮轴或偏航机构运动，一旦锁定发生后，就不能被意外释放。 1.9制动器（风机）brake 指用于转轴的减速或者停止转轴运转的装置。注：刹车装置利用气动，机械或电动原理来控制。 1.10严重故障（风机）catastrophic failure 零件或部件严重损坏，导致主要功能丧失，安全受到威胁。 1.11特征值characteristic value 在给定概率下不能达到的值（如超越概率，超越概率指出现的值大于或等于给定值的概率）。
关于叶片防雷及接地的避免措施和检查方法整理如下，希望有所帮助。 一、目前叶片雷击基本为：雷电释放巨大能量，使叶片结构温度急剧升高，分解叶片内部气体高温膨胀， 压力上升造成爆裂破坏（更有叶片内存在水分而产生高温气体，爆裂）。叶片防雷系统的主要目标是避免雷电直击叶片本体而导致叶片损害。经过统计：不管叶片是用木头或玻璃纤维制成，或是叶片包导电体，雷电导致损害的范围取决于叶片的形式。叶片全绝缘并不减少被雷击的危险，而且会增加损害的次数。多数情况下被雷击的区域在叶尖背面（或称吸力面）。根据以上叙述，叶片防雷设计一般在叶尖装有接闪器捕捉雷电，再通过敷设在叶片内腔连接到叶片根部的导引线使雷电导入大地，约束雷电，保护叶片。 二、按IEC61400-24标准的推荐值，叶片防雷击铜质电缆导线截面积最小为50平方毫米。如果为高发区， 可适当增加铜质电缆导线截面积。 三、我集团近期刚出的一个检查标准： 1、叶片吊装前，逐片检查叶片疏水孔通畅。 2、叶片吊装前，逐片检查叶片表面是否存在损伤。 3、叶片吊装前，应逐片检查叶片防雷引下线连接是否完好、防雷引下线截面是否损伤，检测叶片接闪器到叶片根部法兰之间的直流电阻，并做好检测记录。若叶片接闪器到叶片根部法兰之间的直流电阻值
高于20 mΩ，应仔细检查防雷引下线各连接点联接是否存在问题。 叶片接闪器到叶片根部法兰之间直流电阻测量采用直流微欧计、双臂电桥或直流电阻测试仪（仪器分辨率不低于 1 mΩ），采用四端子法测量，检查叶片叶尖及叶片上全部接闪点与叶片根部法兰之间直流电阻，每点应测三次取平均值。 4、机组吊装前后，应检查变桨轴承、主轴承、偏航轴承上的泄雷装置（碳刷、滑环、放电间隙 等）的完好性，并确认塔筒跨接线连接可靠。 表1 防雷检查及测试验收清单
风力发电系统防雷设计研究 发表时间：2020-01-10T16:12:07.993Z 来源：《防护工程》2019年18期作者：赵忠汉 [导读] 等于在风机位周围设置了一个等电位面，既可以防止瞬间过电压造成的风机电子电器设备的损坏，还可以防止跨步电压造成的人员伤害。 中国水利水电第五工程局有限公司四川成都 610200 摘要：现如今，我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，我国的综合国力在不断的加强，同时风力发电已经成为一种发展趋势。文章阐述了风力发电在全球及国内的装机情况，解析了风力发电系统雷电防护的设计方法，指出了现行的一些雷电防护设计存在的问题，给出了改进方案，并提出了风场整体防雷和主动避让雷电的新思路。对于提高风力发电系统雷电防护的整体效果及经济性有一定的借鉴作用。 关键词：风力发电系统；雷电防护；防雷设计 引言 风力发电是一种清洁的可再生能源，近年来快速发展。随着风力机输出功率的逐渐增大，塔筒的高度以及叶片的直径也逐渐增大，但与此同时，也增加了风力机遭受雷击的风险，因此风力机组防雷技术的研究不容忽视。在雷击损坏中，叶片最易遭受雷击，据此，对风力机叶片雷击损坏机理及其防雷措施作了比较全面的阐述，最后分析对比了风力机组的2种防雷系统设计，使整个风机机组雷击损坏降至最低，为风力机防雷设计提供依据。 1风电并网的必要性 传统的发电是利用燃煤或燃气燃烧使热能转化为动能，然后转化为电能，会形成大量的氮氧化合物和碳氧化合物，对环境造成不利影响，而且处理发电带来的二次污染费用十分高昂。而风力发电和太阳能、水能发电一样，都属于绿色自然能发电范畴，清洁无污染，对我国的绿色可持续发展具有促进作用。另外，我国风能资源丰富，具有风能发电的基础优势，而且近些年来风能发电量迅猛增加，为我国工业发展做出了积极贡献。在我国的发展规划中，2020年要实现20GW的风电发展目标。风力发电的一种形式是离网型，即自行成网，不接入电网系统，和水利发电相结合能解决偏远地区的供电需求。但是，离网型风电形式没有充分发挥出风电的巨大优势，故此风电并网成为一种趋势。因为除了环保优势，风力发电占地少，建设工期短，而且最主要的是可以进一步实现智能化电网管理。再者，并网之后，风力发电厂可以获得电网补偿和支撑，从而进一步提高风能利用水平，以提高洁净能的利用价值。 2风电机组的防雷设计 2.1风机的接闪和引下 风电机组中，风机叶片的最高点即为风机最高点，当有雷暴发生时，其最易受到雷击，如我国海南东方风电场因雷击造成的风机叶片损坏率达高达5.56片/（百片·年）。现今风机叶片的表面材料大多是玻璃纤维，其为绝缘体，若雷电击中叶片时，无法将强大的雷电流迅速传走，则雷电产生的强大的热作用和机械作用将直接作用于叶片上而将其损坏，而叶片的维修费用在所有的风机雷电故障中又是最高的。因而需要在叶片上安装易于接闪、抗机械和热损伤能力强，并易于拆卸的接闪器。风机叶片的接闪器一般是在叶片表面安装若干组铜质圆盘（直径为150-200mm）或不锈钢圆盘（直径范围为50-80cm），每组接闪圆盘是在叶片的正反两面各安装一只。为了保障叶片结构的稳定，接闪圆盘不能太多，一般来说，长度小于25m的叶片，只在尖端安装一组，叶片长度每增加10m增加一组接闪圆盘。引下线是在叶片内设一条金属导线，把接闪盘和风叶底部的轮毂连接起来。当雷电袭来时，接闪圆盘接闪之后雷电流通过引线及轮毂将其传到塔筒。塔筒的金属结构可充当导体，将雷电流引入风机的接地装置散入大地。但要注意的是，由于生产塔筒过程中在搭接时存在缝隙大和搭接面偏离等问题，以塔筒做导体导雷在泄放雷电流时会产生拉弧现象，因而沿塔筒搭接面导雷时，需使用较大面积的电缆进行跨接，另外还需加大压接端子之间的接触面积，加装保护罩对可能产生的拉弧处进行必要保护。风力发电机舱尾端处在与叶片相对应的位置。当雷电出现在机舱的尾端时，就会超出叶片防护区域，可能使机舱内的电气设施和设备被雷击破坏，故而需要在其尾部设置一接闪短杆，再经由引下线和接地装置把雷电流引入地下进行散流，从而起到防雷电的效果。 2.2建立孤立避雷塔捕捉雷电保护法 该方法是通过在风力机旁建立一座避雷塔拦截雷电实现的风力机保护。在雷雨天气下，当风向变化不大时，避雷塔应建立在迎风侧，且该方法效果显著。在风向变化较大的风场，必须在风力机周围建立2个或多个避雷塔才可以保证保护效果，但是该方法需要消耗大量的材料，投入较大，经济效益较差。另外，该方法比较适合具有几十台风机的风电场，此时一座避雷塔可以保护多台风机，经济效益可以得到提高。 2.3异步发电机组并网技术 异步发电机组和同步发电机组相比，其因为风力涡轮机通过传输效率调整负载，故不需要精确的转速实现和系统电压匹配，只要和同步发电机组的转速基本一致即可。故此，其没有十分庞杂的控制设备，而且并网以后与同步发电机组相比，对电网系统冲击小，而且能够保持较为稳定的电压，会有效抑制震荡和步进。但是当人工操作时，可能会出现电压改变，从而使整个系统电压值发生改变。另外，其不能提供无功功率，会导致终端用电客户用电体验，造成电器设备损坏，因此，需要进行无功功率补偿。 2.4浪涌保护器的使用 浪涌保护器也叫防雷器，是一种为各种仪器仪表、通讯线路、电子设备等提供安全防护的电子装置。它的作用原理是在极短的时间内导通分流，以避免浪涌对回路中仪表线路和设备的损害。风机若被雷电击中，会在机组内部产生很强的电磁场，其通过线缆传输时会产生浪涌性的过电压和过电流。现代风电机组内部，均安装有大量的电子和微电子集成设备，因而电子电器设备和系统很易被超高的浪涌电压损坏，造成巨大的经济损失。为了避免此种情况的出现，就必须使用浪涌保护器。浪涌保护器可以抑制因雷电引起的信号线路间、电源与接地的金属管线之间的高电位差，能够把进入信号传输线和电力线的瞬时过电压控制在其能承受的电压范围内，同时把过大的雷电流泄流到大地，以防止设备和系统遭受破坏。风电机组的防雷应根据GB50343标准规定安装合适的浪涌保护器，一般安装三级浪涌保护器。第一级浪涌保护器安装在塔筒内部的总进出线处，其作用主要是将风电机组遭遇雷击后所产生的几万甚至几十万伏的浪涌电压降低到2500V-
风力发电标准大全 本文从国家标准、电力行业标准、机械行业标准、农业标准、IEC标准、AGMA美国齿轮制造商协会标准、ARINC美国航空无线电设备公司标准、ASTM 美国材料和实验协会标准等几个方面总结风力发电标准大全。1、风力发电国家标准 GB/T 2900.53-2001电工术语风力发电机组 GB 8116—1987风力发电机组型式与基本参数 GB/T 10760.1-2003离网型风力发电机组用发电机第1部分：技术条件 GB/T 10760.2-2003离网型风力发电机组用发电机第2部分：试验方法 GB/T 13981—1992风力设计通用要求 GB/T 16437—1996小型风力发电机组结构安全要求GB 17646-1998小型风力发电机组安全要求 GB 18451.1-2001风力发电机组安全要求 GB/T 18451.2-2003风力发电机组功率特性试验 GB/T 18709—2002风电场风能资源测量方法 GB/T 18710—2002风电场风能资源评估方法 GB/T 19068.1-2003离网型风力发电机组第1部分技术条件 GB/T 19068.2-2003离网型风力发电机组第2部分试验方法 GB/T 19068.3-2003离网型风力发电机组第3部分风洞试验方法 GB/T 19069-2003风力发电机组控制器技术条件 GB/T 19070-2003风力发电机组控制器试验方法 GB/T 19071.1-2003风力发电机组异步发电机第1部分技术条件
GB/T 19071.2-2003风力发电机组异步发电机第2部分试验方法 GB/T 19072-2003风力发电机组塔架 GB/T 19073-2003风力发电机组齿轮箱 GB/T 19115.1-2003离网型户用风光互补发电系统第1部分:技术条件 GB/T 19115.2-2003离网型户用风光互补发电系统第2部分：试验方法 GB/T 19568-2004风力发电机组装配和安装规范 GB/T 19960.1-2005风力发电机组第1部分：通用技术条件 GB/T 19960.2-2005风力发电机组第2部分：通用试验方法 GB/T 20319-2006风力发电机组验收规范 GB/T 20320-2006风力发电机组电能质量测量和评估方法GB/T 20321.1-2006离网型风能、太阳能发电系统用逆变器第1部分：技术条件 GB/T 21150-2007失速型风力发电机组 GB/T 21407-2008双馈式变速恒频风力发电机组 2、风力发电电力行业标准 DL/T 666-1999风力发电场运行规程 DL 796-2001风力发电场安全规程 DL/T 797—2001风力发电厂检修规程 DL/T 5067—1996风力发电场项目可行性研究报告编制规程 DL/T 5191—2004风力发电场项目建设工程验收规程DL/T 5383-2007风力发电场设计技术规范3、风力发电机械行业标准 JB/T 6939.1—2004离网型风力发电机组用控制器第1部分：技术条件
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防雷接地施工专项方案 1.编制目的 目前，风力发电被称为明日世界的能源。由于它属于可再生能源，为人与自然和谐发展提供了基础，而且不像火电、核电、水电会造成环境问题，所以符合社会可持续发展对能源的要求。所以，风力发电已在我国达到了举足轻重的地位。 然而，风力发电机组是在空旷、自然、外露的环境下工作，不可避免的会遭受到直接雷击。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。主体高度约80米、叶片长度约45米、即最高点高度约为120米的风机，在雷雨天气时极易遭受直接雷击。雷击是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。 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。为保证风力发电机组的正常、安全使用，特编制此方案。 2.风电厂地貌及接地电阻要求 甄家湾风电场位于河北张家口蔚县地区，风力发电机组功率2000KW。此地，土壤电阻率比较高，超过450Ω.m，加之有岩石的存在，造成不同深度的土壤电阻率分布不均匀。 风机基础占地面积为*π,距其处有一台箱式变压器，再远处亦是35KV集电线路终端铁塔。为保证风电场不遭受雷击而正常发电运行，要求风力发电机组的接地电阻值≤Ω，35KV集电线路铁塔的接地电阻值详见接地装置数据表。
3．编制依据 （1）施工招标文件及相关施工图； （2）国家、行业及自治区现行的有关工程建设标准、规范、规程及相关的法律、法规，具体如下： 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GBJ50242—2002 《风力发电场项目建设工程验收规范》DLT5191-2004 4.防雷接地系统 总接地网 图1、风机与升压变接地网布置图 风力发电机组接地布置
风力发电机自动消防系统的选择 自从2006年《可再生能源法》生效以来，中国的风电装机取得了迅速的增长，无论是年度装机容量还是累计装机容量，都已经成为世界第一。截止到2013年底已经有台累计9174万千瓦6万多台风电机组在中国的大地运行着。但是，随着装机容量的不断增加，风电机组的火灾事故也越来越多，轻则烧毁设备，重则造成人员伤亡，给企业在经济上、声誉上均造成了巨大的损失。 本文主要探讨风电机组的配备消防系统必要性及如何选择。 一、风力发电机组为什么需要自动消防系统 1. 机组价值高 风力发电机组是高价值的设备，以2MW风机为例，每台风电机组(含塔筒)价值1000万元。风机的叶片为复合材料制成，机舱外壳材料为玻璃钢，里面容纳有各类电气设备、液压站、齿轮箱、发电机等，一旦发生火灾，基本上风机设备会全部灭失，所残留的设备也没有维修和使用的价值了。单机容量越大，设备价值越高，更需要防火保护。 2. 风机自身的火灾隐患多 1) 野外雷击 风机机组工作在野外风速比较大的地方，如山脊、开阔的平原等处，而这些地方恰恰是容易遭受雷击的区域。丹麦是地势平坦的国家，海拔最高处不超过150米，据丹麦建筑物及风机防雷委员会统计，自从丹麦发展风电以来，这个国家每年遭受的雷击次数骤升到30万次以上。雷击能量的大小很难预测，而风机的防雷设计系统都是按照一定的标准设计，是有容量限度的。当实际的雷击超过设计标准时，就会发生火灾。 2) 风机设计制造缺陷 风机的设计要符合当地运行环境的特点，但是某些风机设计上制造上有缺陷。如在海边或者海上运行的风机，需要考虑盐雾对电气设备腐蚀的影响，有的风机未安装潮湿空气过滤系统(又称“气候包”)，导致机舱里高压变压器等设备的接线端子锈蚀，产生污闪电晕放电现象，最后造成相间短路发生火灾。有的风机齿轮箱漏油严重，地板上会有一些积油。有的风机防雷性能较差，未能正确按照防雷分区的要求设计相应的防雷措施，有的制造质量较差接地线未能正确安装，或者风电场自身的接地网长期锈蚀导致接地性能下降等。这些因素均会在运行中由于自身(电气防护等级下降)或外界的原因(雷击)导致火灾发生。 3) 服务不到位
风力发电机组防雷接地简单的探讨 杨松 中国大唐集团科技工程有限公司 北京市海淀区紫竹院路120号6层 100097 摘要：国内风电初期规模性发展，多选址在年风资源较好、雷电日较少的内蒙古和新疆等北方内陆地区。现阶段风电发展速度加快，规模日益大型化，雷害危险也日益显露。风力发电机组则是风电场组成的最为重要设备，本次就风电机组防雷措施做简单探讨。 关键词：风电；防雷及接地； 风能清洁的可再生能源,如何开发与利用好风能资源是能源可持续发展的重中之重。有助于降低全球二氧化碳等温室气体的排放，改善我们赖以生存的自然环境。 一、风电机组的雷害性 风力发电机组塔位往往多布置在例如海岸、丘陵、山脊，旷野平原等空旷地区，暴露于雷击之中。且本身高度在120米以上，属高大建筑物。在高度超过60米的高大建筑物会发生侧击，即部分雷电绕过建筑物顶部装置的接闪器，击中建筑物侧面。从雷电概念分析，与上行雷相关的起始连续电流转移的电荷量很高，可以高达300C。上行雷对建筑物的损坏程度的比例随着建筑物的高度增加而加大，当风机塔身高度超过100米时，受到上行雷击的概率较高。而风电机组分布在空旷平坦（或山地、山脊顶端），并且周围缺少高大物体配合防雷，缺少有效防雷设施，发生雷击时，更能吸引雷电。[1]风机本身就犹如一座天然的引雷塔。 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[1]。
图1 滚球法在风电机组中的应用 （图中，滚球覆盖以外的地区为IEC 61400-24标准中划定的LPZ0A区） 二、风力发电机组防雷措施 相关规程规定，风力发电机组部件按照Ⅰ类防护水平设计防雷措施。由于各地区雷电环境的不同，应依据使用地区和规定防护要求而确定。雷击产生的大量电荷将对风机材料的选择以及日后运行维修更换，起到重要的考核基准。增加易损件对雷电产生大量电能及热能的耐受能力，部件之间连接的可靠性，如何将提高风电机组使用寿命，有效抵御雷击所造成的磨损和破裂所带来的损失是未来相关研究的关键。 1.叶片防雷 据国外统计，世界每年有1%～2%的风机叶片遭受雷击。目前风电机组的叶片外形几何结构复杂，因机组不同叶片长度不同，且长度超过50米已成为主流趋势。叶片材质多由导电性能较差的增强型纤维复合材料制成，同时安装在高度超过80米的机塔上，直接暴露在直击雷下，因此它的防雷比IEC 62305-3 所要求的建筑物要复杂。 在设计叶片时要考虑叶片在遭到直击雷时，叶片叶尖接闪器在旋转的同时要如何才能购准确地接闪。相关设备传导部件例如尖轴、炭纤维复合材料和叶片中传感器导流线等必须有良好的传导雷电流的功能。[1] 2.其他辅助设备
风力发电场 防雷接地工程方案 一、概述 目前，风力发电被称为明日世界的能源。由于它属于可再生能源，为人与自然和谐发展提供了基础。而且不像火电、核电、水电会造成环境问题，所以符合社会可持续发展对能源的要求。所以，风力发电已在我国达到了举足轻重的地位。 然而，风力发电机组是在空旷、自然、外露的环境下工作，不可避免的会遭受到直接雷击。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。主体高度约80米、叶片长度约40米、即最高点高度约为120米的风机，在雷雨天气时极易遭受直接雷击。它是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。 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。 本方案针对风力发电机组的防雷接地。 二、风力发电厂地貌及接地电阻要求 风力发电场位于河北张家口地区，风力发电功率为1500kw。土壤电阻率比较高，超过450Ω.m。由于有岩石的存在，造成不同深度的土壤电阻率分布不均匀。风机接地电阻要求做到4欧姆。风机基础占地面积大约14×14平方米，距其10m处有一台箱式变压器，其接地电阻值的要求为4欧姆。 三、接地材料的选择及地网设计 接地是指将风机的外壳与大地连接一起，以便在正常运行、事故接地和遭受雷击的情况下，将其接地点的电位固定在允许范围内，从而保证人身和设备安全。风机的接地系统是风机防雷保护系统中一个关键环节。在地网开挖面积有限、土壤电阻率较高的环境条件下，要能达到上面的技术要求，用传统常规
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