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-
风电场防雷措施 定为防止发生雷击污闪事故，确保风力发电场安全、可靠运行，结合近年来防止变电设备雷击事故措施的要求和我升压站的情况，特制定本预防措施。 1.总则 围绕确保不发生升压站母线雷击事故；不发生重要联络线雷击事故；不发生大面积雷击停电事故；不发生雷击导致的重要设备损坏事故的原则制定本防雷击反事故措施。 2.防雷击措施： 2.1完善防雷击管理体系，明确和落实防雷击专责人及职责。 2.2落实责任制，做到升压站的每一台设备均落实到人，不留有 空白点和防污漏洞。 2.3定期开展对污秽度检测点的数据进行分析，加强污源设备运 行巡视工作。 2.4对鸟害多发设备，采取必要的防鸟害措施，提高站内设备的 防鸟害掉闸能力。 2.5加强污秽度测量作业人员与带电体之间的安全距离的要求。 非带电作业35K V线路1米、220K V线路3.0米。 2.6定期检查升压站内杆塔、风场的接地电阻并符合规程要求。 2.7学习好的经验找出差距和不足，进一步提高防雷击管理水平。 2.8定期检查避雷器及动作次数，雷击后增加一次检查。 2.9巡视风场线路时重点检查避雷器完好无损。
2.10在起雾、降水、降雪等潮湿天气条件下的变电站设备进行特 殊巡视，包括观察憎水性、查看有无严重放电等异常情况。 如果出现憎水性过低 2.11严重放电等异常情况，应进一步确定原因，要及时汇报。 值班员应对变电站接地装置地表以上的接地引下线各部位进行检查，检查是否有断裂锈蚀开焊现象，发现缺陷及时处理。 2.12在变电站内进行改扩建的基础施工时，隐藏工程必须经过验 收合格后，方可回填土，并且应检查测量接地装置焊接质量和接地实验应符合规。 生产部 2009年11月1日
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
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
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。
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
平顺县洁源阳高49MW风力发电项目工程 专项施工方案 编制： 审核： 批准： 编制单位：北京爱劳电气设备安装有限公司
目录 1内容及适用范围 (1) 2编制依据 (1) 3施工准备 (1) 3.1材料要求 (1) 3.2主要机具 (1) 3.3作业条件 (1) 3.3.1接地体作业条件 (1) 4操作工艺 (2) 4.1工艺流程 (2) 4.2地网施工工艺 (2) 4.2.1环行接地装置的安装 (2) 4.2.2自然基础接地体的安装 (4) 5注意事项 (4) 6质量标准 (4) 6.1主控项目 (4) 6.1.1检验内容 (4) 6.1.2检验方法 (5) 6.2一般项目 (5) 6.2.1接地线敷设 (5) 6.2.2接地体 (5) 6.2.3搭接和焊接 (5) 7质量保障措施 (5) 7.1接地体 (5) 7.2接地干线 (6) 7.3其他 (6) 8质量记录 (6)
1内容及适用范围 本标准规定了北京爱劳电气设备安装有限公司（以下简称爱劳电气）地网施工的工艺流程、质量控制方法。 本工艺标准适用于防雷工程的地网的安装施工。 2编制依据 （1）国家标准：《建筑物防雷设计规范》“GB50057—2010” （2）国家标准：《电气装置安装工程-接地装置施工及验收规范》GB50169-2006 （3）行业标准：《交流电气装置的接地》DL/T621—1997 （4）建设部：《建筑物防雷设施安装》99D562 3施工准备 3.1材料要求 （1）ＥＲ防腐降阻接地极． （2）镀锌钢材有扁钢、角钢、圆钢、钢管等，使用时应注意热镀锌材料，应符合设计规定。产品应有材质检验证明及产品出厂合格证。 （3）镀锌辅料有铅丝（即镀锌铁丝）、螺栓、垫圈、弹簧垫圈、U型螺栓、元宝螺栓、支架等。 （4）电焊条、氧气、乙炔、沥青漆、混凝土支架，预埋铁件，小线，水泥，砂子，塑料管，红油漆、白油漆、防腐漆、银粉，黑色油漆等。 3.2主要机具 （1）电焊机、电焊工具、压力钳、冲击钻； （2）手锤、钢锯、锯条、铁锹、大锤、常用电工工具等。 3.3作业条件 3.3.1接地体作业条件 （1）按设计位置清理好场地。 （2）底板筋与柱筋连接处已绑扎完。 （3）基础钢筋与柱筋连接处已绑扎完。
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
目录
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
XXX寺古建筑物防雷设计方案 河南扬博防雷科技有限公司 、古建筑物现场概述 XXX属北温带大陆性气候，日照充足，昼夜温差大。全年日照数2808 小时， 年最高气温达40 摄氏度，最低气温为-20 摄氏度，年均温9.5 摄氏度，
年均降水量460 毫米，年平均蒸发量1025 毫米，蒸发量大于降水量，雨量集中在每年的7、8、9 月份。冬春季节多风，最大风速7.2 米/ 秒，风向多北西。结冰期从11月开始，翌年3月解冻，冰期约5 个月。冻土深度0.5--0.8 米。无霜期平均202 天。文物馆为歇山式仿古建筑，长米，宽米，高米。主体是XX结构，屋顶上层坡，下部坡，全部用琉璃瓦勾彻，金碧辉煌，雄伟壮观。主殿两侧，东西长米，宽米。文物馆主殿高大并且没有雷电防护措施。整体防雷在不破坏整体美观并安全、经济的原则下进行设计。本案结合贵方实际情况对寺内文物作详尽设计。 二、古建筑物防雷设计依据及设计方案 GB50057-1994 《建筑物防雷设计规范》（2010年版） GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 GA267-2000 《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》 IEC 61024 《建筑物防雷》 GB50165-92 （摘要）《古建筑木结构维护与加固技术规范》 GB/T 50314-2000 《智能建筑设计标准》 YD/T926-1~3（2000）《大楼综合布线总规范》 GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》 GB2887—89 《计算机场地安全要求》 依据中国气象局第11 号令《防雷装置设计审核和竣工验收规定》、符合 《气 象法》、《防雷减灾管理办法》、《省气象条例》、《省防雷减灾实施办法》和《市人民政府关于加强防雷减灾工作的通知》等相关防雷规范进行设计。 三、河南扬博防雷公司简介
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
目录 1.编制目的................................................................................................................................................. 2.风电厂地貌及接地电阻要求 ............................................................................................................ 3．编制依据............................................................................................................................................. 4.防雷接地系统 ....................................................................................................................................... 4.1总接地网 ..................................................................................................................................... 4.2风力发电机组接地布置.......................................................................................................... 4.3集电线路铁塔接地型式.......................................................................................................... 5.接地材料................................................................................................................................................. 5.1材料选择 ..................................................................................................................................... 5.2材质要求 ..................................................................................................................................... 6．质量保证措施.................................................................................................................................... 7．安全保证措施.................................................................................................................................... 防雷接地施工专项方案
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
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。当雷电流流过被击物时（如叶片中的导体）还可能产生很大的电磁力，电磁力的作用也有可能使其弯曲甚至断裂。另外，雷电流通道中可能出现电弧。电弧产生的膨胀过压与雷电流波形的积分有关，其燃
风电防雷接地 1 风机的防雷特点 电闪雷鸣释放的巨大能量，会造成风机叶片爆裂、电气绝缘击穿、自动化控制和通信元件烧毁…… 1.1 一般雷击率 在年均10雷电日地区，建筑物高度h与一般雷击率n的关系见表1。 1.2 环境 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60～70 m，易受雷击；风力发电机组的电气绝缘低（发电机电压690 V、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。 1.3 严重性 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），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，害损坏超过6%，修理费用估计至少1 500万克朗(当年丹麦装机540 MW，平均2.8万克朗/MW) 。按LM公司估计，世界每年有1%～2%的转轮叶片受到雷电袭击。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，雷害是威胁风机安全经济运行的严重问题。 2 叶片防雷研究 雷击造成叶片损坏的机理是：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。 美国瞬变特性研究院用人工电晕发生器，在全复合材料的叶片做雷击试验，高电压、长电弧冲击（3．5 MV，20 kA）加在无防雷设置的叶片上，结论是叶片必须加装防雷装置。
TACKE公司设计了玻璃钢防雷叶片（图1），叶片顶端铆装一个不锈钢叶尖，用铜丝网贴在叶片两面，将叶尖与叶根连为一导电体。铜丝网一方面可将叶尖的雷电引导至大地，也防止雷击叶片主体。 丹麦LM公司于1994年获得叶片防雷的科研项目，由丹麦能源部资助，包括丹麦研究院雷电专家、风机生产厂、工业保险业、风电场和商业组织在内，目的在于调查研究雷电导致叶片损害，开发安全耐用的防雷叶片。研究人员在实验室进行一系列的仿真测试，电压达1．6 MV，电流到200 kA，进行雷电冲击，验证叶片结构能力和雷电安全性。研究表明：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。研究还表明：多数情况下被雷击的区域在叶尖背面（或称吸力面）。在研究的基础上，LM叶片防雷性能得到了发展，在叶尖装有接闪器（图2）捕捉雷电，再通过叶片内腔导引线使雷电导入大地，约束雷电，保护叶片，设计简单和耐用。如果接闪器或传导系统附件需要更换，只是机械性的改换。 3 雷害资料数据 3.1 我国个别案例 1995年8月，浙江苍南风电场1台FD16型55 k W风机受雷击，从叶尖到叶根开裂损坏报废。 我国各风场的雷害，没有统计资料。 3.2 丹麦和德国统计的雷击数据 3.2.1 风机雷击率 丹麦1200台、德国1400台风机遭雷击数据见表2。 德国雷击率比丹麦高出1倍。除了地点不同，收集时间短(一般认为需要15 a),或许有德国的风机平均总高度44．3 m比丹麦的35．5 m高等因素。 3.2.2 雷击地区分布 德国1992～1995年雷击地区分布数据见表3。
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。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。 机舱主机架除了与叶片相连，还连接机舱顶上避雷棒（笔者在给天津海事局灯塔做防雷工程时，在烟台北长山岛上近距观察风力发电机看到的），与叶片位于相反的方向，估计该避雷棒用作为保护风速计和风标免受雷击。 根据风力发电机的使用性质及其重要性，参照《建筑物防雷设计规范》