风力发电机雷电防护

浅析风力发电机组的雷电防护摘要随着风电技术的发展，大型风力发电机不断研制成功，随之机组的塔架也越来越高，风力机遭受雷击的几率也比过去增加了很多，在沿海或林区的风电场，防雷是不可忽视的，在这些风电场尽管也采取了一些防雷措施，但雷击还是造成了叶片和电控器件的损坏，借鉴经验及总结教训，我们应该做到防患于未燃，将防雷工作做的更彻底、更全面，以使雷击对风机的损坏降到最小。

关键词:风电;风力发电机;防雷一、引言雷电是自然界中一种常见的放电现象。

关于雷电的产生有多种解释理论，通常我们认为由于大气中热空气上升，与高空冷空气产生摩擦，从而形成了带有正负电荷的小水滴。

当正负电荷累积达到一定的电荷值时，会在带有不同极性的云团之间以及云团对地之间形成强大的电场，从而产生云团对云团和云团对地的放电过程，这就是通常所说的闪电和响雷。

具体来说，冰晶的摩擦、雨滴的破碎、水滴的冻结、云体的碰撞等均可使云粒子起电。

一般云的顶部带正电，底部带负电，两种极性不同的电荷会使云的内部或云与地之间形成强电场，瞬间剧烈放电爆发出强大的电火花，也就是我们看到的闪电。

在闪电通道中，电流极强，温度可骤升至2万摄氏度，气压突增，空气剧烈膨胀，人们便会听到爆炸似的声波振荡，这就是雷声。

而对我们生活产生影响的主要是近地的云团对地的放电。

经统计，近地云团大多是负电荷，其场强最大可达20kV/m。

二、雷电的危害自然界每年都有几百万次闪电。

雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。

最新统计资料表明，雷电造成的损失已经上升到自然灾害的第三位。

全球每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数。

雷击造成的危害主要有5种：（1）直击雷带电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象，称为直击雷。

它的破坏力十分巨大，若不能迅速将其泻放入大地，将导致放电通道内的物体、建筑物、设施、人畜遭受严重的破坏或损害——火灾、建筑物损坏、电子电气系统摧毁，甚至危及人畜的生命安全。

风电雷电防护与检测标准
风电雷电防护与检测标准是为了确保风力发电机组在雷电环境下能够安全、可靠地运行而制定的一系列标准和规范。

这些标准涉及到风电机组的防雷设计、施工、检测和验收等各个环节，具体包括以下几个方面：
1.接地系统：规定了风电机组接地系统的设计、施工和检测要求，包括接地
电阻的测量和计算、接地线的选择和连接方式等。

2.防雷装置：规定了风电机组防雷装置的设计、施工和检测要求，包括避雷
针、引下线、接地网等的布局、安装和材料选择等。

3.电气系统：规定了风电机组电气系统的防雷要求，包括电源系统、控制系
统、通信系统等的防雷措施和设备选择等。

4.雷电预警与监测：规定了风电机组雷电预警和监测系统的设计、施工和检
测要求，包括雷电预警系统的布局、安装和运行，以及雷电监测数据的处理和分析等。

5.验收与评估：规定了风电机组防雷工程的验收和评估要求，包括验收程序、
评估标准和安全性能测试等。

总之，风电雷电防护与检测标准是为了确保风电机组在雷电环境下能够安全、可靠地运行而制定的一系列标准和规范。

在实际工作中，风电企业应该遵循这些标准，加强风电机组的防雷保护，提高其运行的安全性和可靠性。

风力发电机防雷系统的组成、措施及设计思路1.风电防雷的组成风电的防雷主要由雷电电磁脉冲防护系统和直击雷防护系统组成。

雷电电磁脉冲防护系统主要针对风电的掌握系统；直击雷防护系统主要包括风塔、叶片及接地系统的防护。

从构筑物的角度进行考虑，风塔可以进行LPZ进行防雷分区，依据这种分区方式同样可以确定风塔的不同位置需要实行什么样的防护措施。

依据危急成都进行划分：处于LPZO区的部分包括叶片、风速仪，LPZ1区包括：风机（机舱）罩、塔桶内电缆、，LPZ2区包括: 变浆柜、掌握柜、等。

2.掌握系统的防雷设计对于处于野外高雷击风险环境的雷电电磁脉冲防护应重点考虑采纳等电位、屏蔽及在掌握线路上安装SPD。

3. 1机舱内的等电位系统设计风电掌握机舱内主要有变浆掌握柜、制动掌握柜、机械箱（齿轮箱）、液压掌握柜、发电机及传动系统，由于各系统之间的链接主要是靠地板的链接，各金属外壳间存在肯定的接触电阻，所以应重点做好设施之间的等电位链接，可在用紫铜带或者铜编织带进行牢靠的等电位链接。

4.2屏蔽措施屏蔽措施主要针对目前国内一些风机外科采纳高强度玻璃钢材料而言，由于雷电电磁脉冲的冲击是在空间范围内存在的，所以，为了削减机舱内电子设施受雷电电磁脉冲的冲击，应采纳金属的机舱罩, 减弱雷电电磁脉冲对机舱内设施的影响，减小雷电电磁脉冲的强度，同时也可有效的削减雷电电磁脉冲在线路上产生的浪涌脉冲。

2.3在不同位置安装相应的SPD依据国外风场的统计数据表明，风电场因雷击而损坏的主要风电机部件是掌握系统和通讯系统。

雷击事故中的40%〜50%涉及到风电机掌握系统的损坏，15%〜25%涉及到通讯系统，15%〜20%涉及到风机叶片，5%涉及到发电机。

由此可见，雷电对风机系统遭成的影响是不同的，进行具有针对性的防护是避开和削减事故的重要手段。

依据IEC61312-3. 61024和61400及GB500577994中关于雷电流安排的推举计算可计算出风机内部不同系统存在的雷击电流强度。

风力发电站防雷技术要求
1.现代风力发电站设计应考虑雷电保护。

在选址时应考虑雷电频率和强度等因素，以确保风力发电站的雷电保护效果。

2. 风力发电站应设立接地系统，以确保设备与地面之间的电位差不超过安全范围。

接地系统应满足国家标准和规范要求。

3. 风力发电站应配备适当的避雷设备，如避雷针、避雷带等等，以防止雷电对设备的损坏和火灾等安全事故的发生。

4. 风力发电站应进行雷电防护的设备和线路的隔离和保护。

应采用合适的防雷措施，如采用避雷器、绝缘子等，以提高风力发电站的雷电保护能力。

5. 风力发电站应定期进行雷电保护的检查和维护。

应制定完善的防雷检查制度，定期对设备和线路进行检查和维护，确保设备的正常运行和安全使用。

6. 风力发电站应建立防雷应急预案，以应对雷电对设备和人员造成的安全威胁。

应制定完善的应急预案和演练方案，以确保在雷电事故发生时能够迅速、有效地应对。

7. 风力发电站应加强防雷技术研究和应用。

应不断探索和推进防雷技术的发展和应用，提高风力发电站的抗雷能力和安全性能。

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风力发电机的防雷知识
风力发电机为什么要做雷电防护?雷击发生时，闪电电流通过风力发电机组件传导至地面，由于风力发电机位于疾风区，通常选址在空旷开阔的丘陵或山脊上，其高度远高于周围的地形地物，再加上风力发电机安装地点土壤电阻率通常较高，对雷电流的传导性能相对较差，特别容易受到直击雷、侧击雷和感应雷的袭击，因此，对风电机组件采取防雷措施是非常必要的。

那么，风力发电机雷电防护内容是什么呢?目前国际上还没有专门针对风力发电的雷电防护标准，只能参照IEC61024-1、IEC61024-1-2、IEC61312-2、IEC61312-3、IEC61312-4和IEC61312-5等标准的相关内容，通过对风机内机械、传动、电气和电子系统的屏蔽、等电位连接、浪涌保护器(SPD)和氧化锌避雷器，过压保护器，接地装置，人为的把雷击造成的损坏降到可接受的水平。

风力发电机的雷电绕击分析与防护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。

标签：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。

风力发电机组内部防雷要点随着风电机组单机容量和风电场规模的增大，风电场的安全运行问题日益受到重视。

在影响风电场安全运行的诸多因素中，遭受雷击是一个重要方面。

本文结合风电机组防雷的研究成果，对风电机组的雷击过程、雷击损坏机理以及防雷措施进行了其内部防雷设计的要点阐述。

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，风机的高度和安装位置决定了它是雷击的首选通道，而且风机内部集中了大量敏感的电气、电子设备，一次雷击带来的损坏将是非常大的。

因此，必须为风机内的电气、电子设备安装完整的防雷保护系统。

1、雷电对风电机组的危害雷电对风电机组的危害风力发电机通常位于开阔的区域，而且很高，所以整个风机是暴露在直接雷击的威胁之下，被雷电直接击中的概率是与该物体的高度的平方值成正比。

兆瓦级风力发电机的叶片高度达到150m以上，因此风机的叶片部分特别容易被雷电击中。

风机内部集成了大量的电气、电子设备，可以说，我们平常用到的几乎每一种电子元件和电气设备，都可以在一台风电机组中找到其应用，例如开关柜、马达、驱动装置、变频器、传感器、执行机构，以及相应的总线系统等。

这些设备都集中在一个很小的区域内。

毫无疑问，电涌可以给风电机组带来相当严重的损坏。

以下的风力发电机数据由欧洲几个国家提供，其中包含了超过4000台风力发电机的数据。

表1是德国、丹麦和瑞典三国这些事故的汇总表。

由雷击导致的风力发电机损坏数量，每100台平均每年3.9次到8次。

从统计数据上显示，在北欧的风力发电机组中，每100台每年有4-8台遭受雷击而损坏。

值得注意的是：虽然损害部件是不相同的，但是控制系统部件雷击损坏占40-50%。

2、雷电的破坏形式设备遭雷击受损通常有4种情况，一是，设备直接遭受雷击而损坏;二是，雷电脉冲沿着与设备相连的信号线、电源线或其他金属管线侵入设备使其受损;三是，设备接地体在雷击时产生瞬间高电位形成地电位“反击”而损坏;四是，设备因安装的方法或安装位置不当，受雷电在空间分布的电场、磁场影响而损坏。

浅谈风力发电机主轴承的雷电防护摘要：在风力发电机运行过程中，由于雷电放电导致的风机主轴承损坏现象时有发生。

因此，为确保风力发电机在恶劣天气下安全运行，必须对风力发电机主轴承采取必要的防护措施。

本文主要针对风力发电机主轴承的雷电防护措施进行了研究，旨在为风力发电机的运行维护人员提供参考。

在风力发电机运行过程中，由于雷电放电产生的强脉冲电流会通过电缆、光缆等进入到风机主轴承中，当这些强脉冲电流在主轴承壳体中产生局部过热时，会造成风电机组主轴承局部温度升高。

在某些情况下，还会造成风机主轴承内部出现裂纹，这将对风电机组的安全运行构成严重威胁。

关键词：风力发电机；主轴承；雷电防护随着中国经济的快速发展，电力需求不断增加，使得风力发电得到了越来越广泛的应用。

风力发电机主轴承是由主轴、轴承和轴承座组成。

其中，主轴是整个风力发电机的核心部件，起着关键作用。

它将风能转化为机械能，并将其传递给轴承。

轴承则用于支撑主轴和整个机组的重量，还起着密封和润滑作用。

1.风力发电机雷电防护现状随着我国风电行业的发展，风电机组的单机容量也在不断增大，这为风电场的建设提供了巨大的空间。

然而，随着风电机组单机容量的增大，雷击造成的风机损坏事故也随之增多。

目前，在国内风电机组上使用最多的防雷措施是避雷针和接地装置，这两种防雷措施能有效地避免雷击事故对风机造成损伤。

而在实际工作中，由于雷击事故对风机主轴承的影响往往容易被忽视，从而导致风电机组遭受雷击事故。

风力发电机运行时产生的强脉冲电流会通过电缆、光缆等进入到风机主轴承中，由于电缆、光缆具有绝缘性能较差、线路防护等级低等特点，当这些强脉冲电流通过电缆、光缆进入到主轴承中时，会造成主轴承局部温度升高，进而对风电机组造成损伤。

在这种情况下，若不采取有效措施对风机主轴承进行防护，那么风力发电机将会因雷击而出现损坏。

然而目前国内对于风电机组雷电防护技术研究较少，对风机主轴承雷电防护技术不够重视。