风力发电系统防雷设计研究
王 岩，袁 璇，梁鹏程，肖 琼，冯学斌，侯彬彬
【摘 要】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。
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2019(000)035
【总页数】3
【关键词】风力发电系统；雷电防护；防雷设计
引言
风能是一种取之不尽，用之不竭的可再生清洁能源，全世界的风能储量高达2.74×106GW，中国的风能开发潜力也在2.5×103GW以上。近年来，随着风力发电技术的提升，其成本也在不断降低
，全球的风力发电增长迅猛，我国的风电行业更是获得了跨越式的发展。截止2018年，全球风电装机总容量达到了6×102GW，其发电量满足了世界电力需求的6%，我国的风电装机容量为
2.21×102GW，约占全球装机容量的37%，位居世界第一。
为了充分的利用风能，风电机组多安装在山坡、沙漠和海边滩涂等风力强大的开阔区域，而风机又很高，如当今风力发电机组的主流机型2.5MW的风机，其桨叶顶端高度达到了200m以上，且风电机组附近鲜少有其他高大物体，因而风力发电机组就成为周围空间的制高点，易被雷电击中，若防雷措施不力，则会造成重大的损失。据统计，德国每年由于雷电造成的风电机组故障为8.0%，丹麦为3.9%，瑞典为5.8%，其中，德国因雷电造成的风电机组损坏中，电气电子控制系统的损坏占全部损坏的70%左右，主要原因是遭受雷击后的电磁感应产生的瞬间过电流和过电压所导致，风机叶片损坏占到全部损坏的20%左右[1]，主要原因是由雷电直击造成的机械损坏和热性灰化；中国气象研究院对302个风机雷击案例的统计分析表明，电子电气控制系统的损坏占总数的71%，而叶片损坏占28%左右[2]。风机遭雷电损坏后，除了要花费高昂的配件和更换维修费用，还有停止发电造成的损失，经济损失巨大。长此以往，有可能会影响到整个风力发电行业的可持续发展。因而，做好风电场的防雷工作至关重要。
本文主要介绍风电场常规的防雷设计、存在的问题及解决方法，并探讨雷电防护在技术发展方向的一些新思路。
1 风电机组的防雷设计
风电机组的防雷设计主要包括接闪和引下、浪涌保护器的使用、等电位连接、防雷的接地设计等