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》
50057-94（2000版）关于建筑物的防雷分类，可以将风力发电机划分为二类防
雷建筑。二类防雷建筑对应的滚球半径为45米，根据电气—几何模型 hr=10·I0.65
hr——雷闪的最后闪络距离（击距），即滚球半径
I——与hr对应的得到保护的最小雷电流幅值（KA），即比该电流小的雷电流可能击到被保护的空间。
当hr=45米时，I=10.1KA，即在选用滚球半径为45米时，当雷电流大于10.1KA时，雷电闪击就会击在接闪器上；当雷电流小于10.1KA时，会发生绕机，即雷电可能击在被保护物上，而不是接闪器上；如果被保护物自身的高度超过
45米时，还会发生侧击，即发生雷电时，闪击可能击在塔身上（塔身高约80米）。根据莫斯科灯塔观测到的雷击，有多次时击在灯塔下方的，即发生了侧击。同时，较大的高度使得上行雷的概率增大。由于风力发电机塔身较高，使得积雨云下端与叶片的距离接近，大气电场强度突增，导致发生局部的空气击穿而产生向上发展的流光，终至出现上行先导。
关于风力发电机的雷击概率，可以参照《高层建筑电气设计手册》提供的一个估算的经验公式。它是根据美国、波兰、日本、瑞典对特高层建筑的观察记录，得出的经验公式：N=3×10-5H2
H的单位为m，适用于1KL=10.由此可以估算出，在1KL=30 的地区（上海接近此数），100m高的建筑，每年大约遭受1次雷击。从这个公式中可以揭示
出一个规律，即高层建筑雷击概率与其高度的平方成正比。
以上直击雷的防护是建立在一个有良好接地体的基础上的，参照《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 及《微波站防雷与接地设计规范》YD2011-93 相关条款，风力发电机防雷接地电阻不能小于5Ω。
二、风轮、机舱、水平轴、尾舵和塔身的等电位连接
机舱外壳应采用钢板制成，作为承受直击雷的载体，按照GB50057-94的要求，钢板厚度必须大于4mm，在机舱的上方安装几支避雷短针，防止雷电发生绕击和侧击时，穿透机舱，对机舱内设备造成损坏。如果机舱外壳为复合材料时，应在机舱外面敷设金属网格，兼作接闪器和屏蔽之用。网孔宜为30cm×30cm，
钢丝直径不宜小于2.5mm。必要情况下，需通过屏蔽计算，加大金属网格的密度和铁丝的直径。初步估算，对于0.25/100μs的雷电流，应不小于40db,各网格连接处应焊接以保证电气连接。
风轮与机舱间、机舱与塔柱间、尾舵与水平轴间应通过铆接、焊接或螺栓连接等方法做可靠电气连接，也可以通过单独的多股塑铜线（截面不小于16mm2），各连接过度电阻尽量小，一般不大于0.03Ω。
以上各部件连接为一个电气的整体，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。
移动通信基站防雷与接地设计规范YD5068-98 1 总则 1．0．1 为防止移动通信基站遭受雷击，确保移动通信基站内设备的安全和正常工作，确保构筑物、站内工作人员的安全，特制定本规范。 1．0．2 本规范适用于新建移动通信基站的防雷与接地设计。对于改建、扩建移动通信基站的防雷与接地设计，已建基站的防雷与接地技术发行亦可参照执行。设在综合通信楼内移动通信基站的防雷与接地设计应按YDJ26-89《通信局（站）接地设计暂行技术规定》与本规范一并执行。 对于利用商品房（居民住、高用办公楼等）作机房的通信基站，亦应参照本规范执行，其地网应根据现场环境条件的呆能进行布设，但机房的工作接地、保护接地、建筑防雷接应共用一个地网。 1．0．3 移动通信基站的防雷与接地设计应本着综合治理、全方位系统防护的原则，统筹设计、统筹施工，以确保工程质量，切实做到安全可靠。 1．0．4 移动通信基站的防雷与接地工程设计中采用有理论依据、经实践证明行之有效、并经部级主管部门鉴定合格的产品。 2 术语 2．0．1 环形接地装置 围绕移动通信基站房四周，接规定浓度埋设于地下的封闭环形接地体（含垂直接地体）。 2．0．2 接地体 埋入地下并直接与大地接触的导体。 2．0．3 接地汇集线 引出机房、电力室等各种接地线的公共接地母线 2．0．4 接地引入线 接地汇集线与接地体之间的连接线。 2．0．5 接地线 通信设备与接地汇集线之间的连接。 2．0．6 接地系统 接地线、接地汇集线、接地引入线以及接地体的总称。
3 移动通信基站的离雷与接地 3．1 供电系统的防雷与接地 3．1．1 移动通信基站的交流供电系统应采用三相互线制供电方式。 3．1．2 移动通信基站宜设置专用电力变压器，电力线宜采用具有金属护套或绝缘护套电缆钢管埋地引入移动通信基站，电力电缆金属护套或钢管两端应就近可靠接地。 3．1．3 当电力变压器高在站外时，对于地处年雷暴日大于20天、大地电阻率大于100Ω·m的暴露地区的架空高压电力线路，宜在其上方架设避雷线，其长度不宜小于500m。电力线应避雷线的25°角保护范围内，避雷线（除终端杆处）应每杆作一次接地。 为确保安全，宜在避雷线终端杆的前一杆上，增装一组氧化锌避雷器。 若已建站的架空高压电力线路防雷改造采用避雷线有困难时，可在架空高压电力线路终端杆、终端杆前第一、第三或第二、第四杆上各增设一组氧化锌避雷器，同时在第三杆或和四杆增设一组高大保险丝。 避雷线与避雷器的接地体宜设计成辐射形或环形。 3．1．4 当电力变压器设在站内时，其高大电力线应采用电力电缆从地下进站，电缆长度不宜小于200m，电力电缆与架空电力线连接处三根相线应加装氧化锌避雷器，电缆两端金属外护层应就近接地。 3．1．5 移动通信箕站交流电力变压器高压侧的三根相线，应分别就近对地加装氧化锌避雷器，电力变压器低压侧三根相线应分别地加装无间隙氧化锌避雷器，变压器的机壳、低压侧的交流零线，以及与变压器相连的电力电缆的金属外护运载，应就近接地。出入基站的所有电力线均应在出口处加装避雷器。 3．1．6 入移动通信基站的低压电力电缆宜从地下引入机房，其长度不宜小于50m（当变压器高压侧已采用电力电缆时，低压电力电缆长度不限）。电力电缆在时入机房交流屏处应加装避雷器，从屏内引出的零线不作重复接地。 3．1．7 动通信基站供电设备的正常不带电的金属部分、避雷器的接地端，均应作保护接地，严禁作接零保护。 3．1．8 动通信基站直流工作地，应从室内接地汇集线上就近引接，接地线截面积应满足最大负荷的要求，一般为35～95㎜2，材料为我股铜线。 3．1．9 移动通信基站电源设备应满足相关标准、规范中关于耐雷电冲击指标的规定，交流屏、整流器（或高频开关电源）应设有分级防护装置。 3．1．10 电源避雷器和天馈线避雷器的耐雷电冲击指标等参数应符合相关标准、规范的规定。 3．2 铁塔的防雷与接地 3．2．1 移动通信基站铁塔应有完善的防直击雷及二次感应雷的防雷装置。
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
基站防雷接地规范（2006年试行V3.5） 为了防止移动通信基站遭受雷害，确保建筑物、站内工作人员的安全，确保基站内设备的正常工作，提高网络运行的安全系数，有必要做好移动通信基站的防雷与接地工作。一．基本原则 实施防雷工程应本着整体防雷、综合治理、系统防护的原则： 1．防止异常电流进入机房。 2．对进入机房的异常电流，应通过避雷器、合理接地系统和地网尽快泄放。 3．对通过以上原则仍未能避免的异常电流应通过等电位连接的技术，将影响降低到最低。 二．电力引入 2．1变压器应安装高低压避雷器，其地线应与地网良好连接。 2.2基站供电应采用三相四线铠装电力电缆埋地进入机房，其长度不宜小于15m。 2．3 2．4重点基站（如传输节点机房等）、郊区及乡镇基站必须安装压敏型电源避雷器。一级避雷器应安装在基站总交流配电箱内（或旁边）、二级避雷器应安装在开关电源AC屏内，该避雷器应在采购电源设备时一并提出要求。一级电源防雷器的安装必须在电源线的进口处，不许安装在远离电源线的地方，否则将失去作用。一、二级避雷器的接地线应尽量短直，引下线长度应不大于1.5米，截面积为35mm2，连接必须可靠，线耳压接必须牵固。安装位置如图一所示。一、二级避雷器间的交流电源线长度应不少于5m，对于距离不足5m的基站也可在一、二级避雷器间加装8.5-15μH（5m*1.7μH/m）的空心电感退耦器（必须注意电感的最大工作电流，不得等于或小于基站最大用电负荷）。
图一内置避雷器AC屏的安装位置 2．4．1电源避雷器的要求： 2.4.1.1．第一级压敏避雷器的要求： （1）对于高山和多次遭雷击的基站最大放电电流≥120-150KA/每线； 响应时间≤100ns，3+1的保护模式 （2）山区（中雷区以上有架空电源线引入的机房、丘陵、公路旁、农民房、水田中、易遭受雷击的机房，且雷暴日为多雷区的地区）电源用SPD最大通流量: L-PE或 L-N、N-PE必须通过冲击通流容量≥100KA/每线、8/20μs波形的检测，最大持续 工作相电压385V，采用3+1的保护模式。 （3）对于郊区（城市中高层孤立建筑物的楼顶机房、城郊、居民房、水塘旁以及无专用配电变压器供电的基站，且雷暴日为多雷区的地区）：电源用SPD最大通流量:L-PE或L-N、N-PE必须通过冲击通流容量≥80KA/每线、8/20μs波形的检测，最大持续工作相电压385V，采用3+1的保护模式。 （3）城市型（闹市区、公共建筑物、专用机房、且雷暴日为中雷区的地区）：电源用
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
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。
通信基站防雷接地设计 方案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
通信基站综合防雷接地方案 编制依据 工程涉及的产品规范与标准；工程施工涉及的规范、标准及验收规范、标准等须完全满足所有中华人民共和国的规范、标准，包括（但不限于此）： 《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》YD5098-2005 《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》GB50689-2011 《通信局（站）防雷与接地工程验收规范》YD/T5175-2009 《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010） 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012） 《交流电气装置的接地》（DL/T621-1997） 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169-2006） 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T 620-1997） 1联合接地 在整个防雷系统中接地系统是一个基本前提，只有具备了良好的接地系统，防雷设备才能真正发挥作用。所以，接地系统的建设是所有防雷工作的基础。 1.1接地的目的 1)接地是为了防止电磁干扰起屏蔽作用； 2)接地是为了泄放过电压以保护设备和人身安全； 3)接地是为了起着工作回路的作用； 4)接地是为了给通信设备提供零电位参考点。 5)在受到雷击时以供大电流泄放入地，以保护设备和人身安全。 1.2地网的组成 根据移动通信基站防雷与接地设计规范YD5068中规定： 1）移动通信基站应按均压、等电位的原理，将工作地、保护地和防雷地组成一个联合接地网。站内各类接地线应从接地汇集线或接地网上分别引入。
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
移动通信基站天馈线防雷接地改造施工技术规范 为保证移动通信基站防雷设计达到国家现行有关防雷标准及通信行业防雷规范，因地制宜地按照雷电活动区的类型、移动通信基站的分类、基站所处的地理环境、基站安装位置、建筑物的形式、供电方式等情况。以全方位防护，综合治理，层层设防，雷击能量安全泄放，快速散流，对称均衡均压等电位原理为原则，采取接闪、分流、搭接、均衡、均压等电位连接的综合防雷保护系统，配合完善的施工方法和性能优质的防雷材料，有效预防移动通信设备免遭雷电危害，达到最完善的防雷效果，特制定下列施工技术规范： 1、制作焊接安装50×5镀锌扁钢接地引线，连接处应四周围焊，不能有虚焊，焊接处应牢固可靠，扁钢焊接处长度应达到10mm，铜与镀锌扁钢等电位连接带截面积不应小于50 mm 2，焊接处均应做防腐处理； 2、将制作好的50×5镀锌扁钢接地引线吊上塔体，沿塔体爬梯主杆相关位置布放，每隔1---2m用绝缘隔电子固定一次，并要保证布放安装工艺垂直整齐规范，扁钢必须固定牢固，达到抗风能力； 3、每条馈线一二接地点引线用镀锌螺栓固定在50×5镀锌扁钢接地引线连接处，第一二接地连接处打孔，每条馈线接地引线在50×5镀锌扁钢相关处就近打孔，接地引线不准复接，螺孔不准用电焊烧孔，连接处螺栓必须作防腐处理，涂防腐凡士林确保接触良好，并用胶泥胶带严密包扎； 4、塔体上第一二点50×5镀锌扁钢接地引线在塔下就近接至塔基地网上，沿原塔基地网开挖宽0.5m，深0.7m引线沟布放50×5扁钢与塔下地网就近焊接连通； 5、制作焊接安装波道口第三点50×5镀锌扁钢接地线，并用Φ8×50的膨胀螺栓固定墙上，每条馈线第三点接地引线用螺栓固定在扁钢引线上，第三接地线应就近连接在地网上，螺孔不准用电焊烧孔，必须用电钻打孔。 6、在施工时应分别测试开馈线三点接地电阻值和铁塔地网电阻值，接地电阻值均应相等，达到≤5欧； 7、施工时应测试扁钢引线与塔体的绝缘耐压值，施工前测试绝缘隔电子耐压值； 8、施工必须保证工程质量，施工结束地面硬化要恢复良好；
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-
密级：公司秘密 东方汽轮机有限公司 DONGFANG TURBINE Co., Ltd. 2.0MW108C型风力发电机组主控制系统 说明书 编号KF20-001000DSM 版本号 A 2014年7 月
编制 <**设计签字**> <**设计签字日期**> 校对 <**校对签字**> <**校对签字日期**> 审核 <**审核签字**> <**审核签字日期**> 会签 <**标准化签字**> <**标准化签字日期**> <**会二签字**> <**会二签字日期**> <**会三签字**> <**会三签字日期**> <**会四签字**> <**会四签字日期**> <**会五签字**> <**会五签字日期**> <**会六签字**> <**会六签字日期**> <**会七签字**> <**会七签字日期**> <**会八签字**> <**会八签字日期**> <**会九签字**> <**会九签字日期**> 审定 <**审批签字**> <**审批签字日期**> 批准 <**批准签字**> <**批准签字日期**> 编号
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目录 序号章 节名称页数备注 1 0-1 概述 1 2 0-2 系统简介 1 3 0-3 系统硬件11 4 0-4 系统功能 5 5 0-5 主控制系统软件说明12 6 0-6 故障及其处理说明64
0-1概述 风能是一种清洁环保的可再生能源，取之不尽，用之不竭。随着地球生态保护和人类生存发展的需要，风能的开发利用越来越受到重视。 风力发电机就是利用风能产生电能，水平轴3叶片风力发电机是目前最成熟的机型，它主要是由叶片、轮毂、齿轮箱、发电机、机舱、变频器、偏航装置、刹车装置、控制系统、塔架等组成。 风力发电机的控制技术和伺服传动技术是其核心和关键技术，这与一般工业控制方式不同。风力发电机组控制系统是一个综合性的控制系统，主要由机舱主控系统、变桨系统、变频控制系统三部分组成，通过现场总线以及以太网连接在一起，各个模块都有独立的控制单元，可独立完成与自身相关的功能（图0-1-1）。目的是保证机组的安全可靠运行、获取最大风能和向电网提供优质的电能。 图0-1-1
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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
通信基站的防雷与接地 目前，不同类型通信基站为我们提供不同程度的服务，这方便了信息社会快速发展。然而雷电对通信基站破坏也是比比皆是。针对雷电对通信基站的破坏，结合在维护中发现的不同情况，我从通信基站有关雷电的产生和防范方面进行探讨。 一、雷电对通信基站的危害 1、直击雷的危害。雷云以对地放电的主通道通过被保护物，即称被保护物被直击雷击中。雷电直接击中通信基站建筑、通信设备、通信电缆和操作人员，可能会造成建筑损毁、设备损坏、人员伤亡和电气短路引起火灾等事故，因此直击雷发生的概率虽然很小，但其危害十分大，所以不能掉以轻心。 2、感应雷的危害。雷云对地放电的主通道虽然没有经过被保护物，但放电过程中产生的强大的电磁场可以在附近的导体感应起电磁脉冲，我们称为雷电电磁感应脉冲，即通常所说的感应雷。显然感应雷是由直击雷引起的，感应雷产生于导体中并沿导体传播，损坏与导体相联的某些设备或设备中的某些器件（这些设备或器件的耐冲击水平较低）。通信基站的设备中有大量的集成电路通过金属导线相连，并且通信基站也通过电力电缆和各种通信传输电缆与外界相连，这就为感应雷的侵入提供了良好的条件。感应雷形成的破坏直观上虽然不及直击雷大，但其损害的往往是通信设备的核心器件，具有很强的破坏力，给正常通信带来障碍。 研究表明，直击雷可在其周围1000米范围的半导体上感应起危险电压，加上通信基站与外界连接的各种长距离电缆可在更大的范围内感应上雷电电磁脉冲，并几乎无衰减的沿电缆传入通信基站。因此对通信基站来讲遇感应雷的概率远大于直击雷的概率，可以这样说通信基站防雷主要是防感应雷。 二、通信基站的防雷 1、直击雷的防护 虽然有不少专家学者在努力研究有效的防止直击雷的方法，但直到今天我们还是无法阻止雷击的发生。实际上现在公认的防雷击的方法仍然是200年前富兰克林先生发明的避雷针。
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