一、概(gai)述

風力發電(dian)是目前(qian)國(guo)內(nei)技術最成熟、開發規(gui)模最大的(de)可(ke)再生清潔能(neng)源。風力發電(dian)組(zu)的(de)單機容(rong)量越來越大，風機的(de)高(gao)度、安(an)裝位置及內(nei)部敏感(gan)的(de)電(dian)子設備決(jue)定了(le)風電(dian)機組(zu)特備容(rong)易遭受(shou)雷擊。根據(ju)調查顯示，風電(dian)機組(zu)遭受(shou)雷擊損(sun)害的(de)達到(dao)4%以上，其(qi)40-50%以上的(de)損(sun)害是風電(dian)機組(zu)的(de)控制(zhi)系統和風葉，從損(sun)害、報修、維(wei)修到(dao)最終重新投(tou)入使用會有(you)很長一段時間，這會影響風力發電(dian)的(de)效率(lv)。

二、風力發(fa)電機組(zu)防雷原理(li)

風(feng)(feng)力(li)發電(dian)(dian)(dian)機組(zu)通(tong)常(chang)位于(yu)較(jiao)高(gao)的(de)(de)、開(kai)闊的(de)(de)區域(yu)，致使風(feng)(feng)力(li)發電(dian)(dian)(dian)機組(zu)的(de)(de)渦輪發電(dian)(dian)(dian)機通(tong)常(chang)暴露(lu)在外面，被雷(lei)(lei)電(dian)(dian)(dian)直接(jie)擊中的(de)(de)概率(lv)是與該物(wu)體的(de)(de)高(gao)度的(de)(de)平(ping)方值成正(zheng)比(bi)。機身(shen)每個部件(jian)（開(kai)關柜、馬達、驅(qu)動裝置、變頻(pin)器(qi)、塔身(shen)、接(jie)閃器(qi)等(deng)）是雷(lei)(lei)電(dian)(dian)(dian)放(fang)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)良好的(de)(de)附著(zhu)點，被雷(lei)(lei)電(dian)(dian)(dian)擊中，風(feng)(feng)力(li)發電(dian)(dian)(dian)機組(zu)就成為雷(lei)(lei)電(dian)(dian)(dian)泄放(fang)的(de)(de)通(tong)道(dao)。從附著(zhu)點到大地，雷(lei)(lei)電(dian)(dian)(dian)流將流過任何阻抗最低的(de)(de)路徑泄放(fang)入地。因(yin)此，風(feng)(feng)力(li)發電(dian)(dian)(dian)機組(zu)的(de)(de)防雷(lei)(lei)即是為雷(lei)(lei)電(dian)(dian)(dian)流提供一(yi)個低阻抗入地的(de)(de)路徑，從而讓雷(lei)(lei)電(dian)(dian)(dian)流避開(kai)風(feng)(feng)電(dian)(dian)(dian)機組(zu)的(de)(de)敏感部位，保證其正(zheng)常(chang)安全(quan)運行。

根(gen)據相關行(xing)業規范(fan)，全面的防雷系(xi)統應(ying)包括雷擊(ji)接(jie)閃器、引(yin)下線(xian)、接(jie)地系(xi)統及每(mei)個系(xi)統的浪涌保護器。注意(yi)事項：

1．要建立一個低阻抗的直擊雷防護系統；

2.要(yao)將各個防(fang)雷系(xi)統的部位做等電(dian)位連接；

3.為(wei)了(le)避免巨大的(de)感應電壓，要注意各引下線之間的(de)配線；

4.風力發電機組(zu)及(ji)控制(zhi)系(xi)(xi)統的元(yuan)器件(jian)非(fei)常(chang)敏感(gan)，容易遭受(shou)雷擊，需要(yao)做(zuo)全面的浪涌保護系(xi)(xi)統。

三、設(she)計(ji)依據

     《IEC62305 雷電防護》

    《GL指導文件(jian) IV-1 風力發電(dian)系統》風力發電(dian)防雷設計方案

    《IEC61400-24 風力發電系統防雷保護(hu)》

    《GL 指(zhi)導文(wen)件》

    《IEC61400-24》

四、風(feng)力發電系統防雷方案

（一）接閃器

雷(lei)電(dian)(dian)在風(feng)電(dian)(dian)機組上的(de)落雷(lei)點一般在槳(jiang)葉(xie)上，因此接(jie)(jie)(jie)閃器(qi)要(yao)安裝在槳(jiang)葉(xie)上可能落雷(lei)的(de)地方。槳(jiang)葉(xie)上的(de)接(jie)(jie)(jie)閃器(qi)采(cai)用金屬連接(jie)(jie)(jie)到中(zhong)間位置，金屬連接(jie)(jie)(jie)帶可采(cai)用 30×3.5mm 鍍(du)鋅扁(bian)鋼(gang)。為了避(bi)免雷(lei)電(dian)(dian)在通(tong)過(guo)軸承(cheng)時引起的(de)焊接(jie)(jie)(jie)效(xiao)應(ying)，應(ying)應(ying)將其兩端通(tong)過(guo)碳刷或(huo)者放電(dian)(dian)間隙(xi)橋(qiao)接(jie)(jie)(jie)起來。機艙頂(ding)部安裝避(bi)雷(lei)針，防(fang)止遭受直(zhi)擊雷(lei)損壞(huai)。

（二）引下線

金屬塔(ta)(ta)可(ke)將塔(ta)(ta)身作為引下線，節約施工成(cheng)本(ben)。混凝土(tu)塔(ta)(ta)的話，可(ke)以內置(zhi)引下線，采(cai)用(yong)鍍鋅(xin)(xin)圓鋼 φ8～10mm，或者(zhe)鍍鋅(xin)(xin)扁鋼 30×3.5mm。

（三）接地系統

風力發電(dian)機(ji)組的(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)網(wang)系(xi)統可利(li)用塔(ta)(ta)基(ji)，與(yu)周(zhou)圍的(de)操作(zuo)(zuo)室基(ji)礎接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)系(xi)統相(xiang)連(lian)(lian)，形成網(wang)狀(zhuang)接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)體(ti)，做(zuo)等電(dian)位連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)，交(jiao)出不同(tong)點的(de)電(dian)位差。具體(ti)方法采用40×4mm扁鋼(gang)沿塔(ta)(ta)基(ji)外圍敷(fu)設環形水平(ping)接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)體(ti)， 同(tong)時打(da)入 φ25 的(de)圓(yuan)鋼(gang)作(zuo)(zuo)為垂(chui)直接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)體(ti)， 垂(chui)直接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)體(ti)敷(fu)設的(de)間距為接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)體(ti)長度(du)的(de)2倍(bei)，并將(jiang)垂(chui)直接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)體(ti)于水平(ping)接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)體(ti)相(xiang)連(lian)(lian)共同(tong)組成接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)網(wang)。塔(ta)(ta)身周(zhou)邊每(mei)隔 120米與(yu)接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)網(wang)連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)，同(tong)時與(yu)塔(ta)(ta)基(ji)混凝土內(nei)鋼(gang)筋連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)。如(ru)接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)電(dian)阻達(da)不到要求，可采用外引接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)，使用降阻劑和(he)深(shen)井接(jie)(jie)(jie)(jie)地(di)(di)加以改善(shan)。

（四）等電位連接

防雷(lei)擊等電(dian)(dian)位(wei)連(lian)接(jie)是內部防雷(lei)保護系統的重要(yao)組(zu)成(cheng)部分(fen)，可以有(you)效(xiao)抑制(zhi)雷(lei)電(dian)(dian)引起的電(dian)(dian)位(wei)差，要(yao)求所(suo)有(you)導電(dian)(dian)的部件(jian)都被相互連(lian)接(jie)，以減(jian)小(xiao)電(dian)(dian)位(wei)差。等電(dian)(dian)位(wei)連(lian)接(jie)網(wang)絡還包括(kuo)金屬管線(xian)和(he)電(dian)(dian)源、信號線(xian)路的等電(dian)(dian)位(wei)連(lian)接(jie)，這些線(xian)路通(tong)過雷(lei)電(dian)(dian)流(liu)保護器與(yu)主接(jie)地匯(hui)流(liu)排(pai)相連(lian)。

（五）屏蔽措施(shi)

屏(ping)蔽(bi)措(cuo)施可以減少雷電(dian)電(dian)磁干擾(rao)。由(you)于風力發(fa)電(dian)機結(jie)構的(de)特殊性，機艙應(ying)該(gai)制成(cheng)一(yi)個(ge)封閉(bi)的(de)金(jin)屬(shu)殼體(ti)，相關(guan)的(de)電(dian)氣器件都裝在(zai)開關(guan)柜(ju)和控制柜(ju)內，柜(ju)體(ti)應(ying)具(ju)備良好的(de)屏(ping)蔽(bi)效果。所有(you)線纜(lan)應(ying)帶有(you)外部金(jin)屬(shu)屏(ping)蔽(bi)層。金(jin)屬(shu)屏(ping)蔽(bi)層應(ying)與等電(dian)位系統相連接。

（六）浪涌保護系(xi)統

為(wei)了(le)對防(fang)雷保(bao)(bao)護邊(bian)界處(chu)傳導性干(gan)擾，應(ying)采(cai)取相應(ying)的(de)保(bao)(bao)護措(cuo)施。在(zai)防(fang)雷保(bao)(bao)護區LPZ0 A區→1 區的(de)邊(bian)界采(cai)用10/350μ s 脈沖波形一級電(dian)源(yuan)浪涌保(bao)(bao)護器(qi)（KSP-25KA/350/4P/M），可以限制(zhi)(zhi)接(jie)地的(de)金屬(shu)設(she)施和電(dian)源(yuan)、 信(xin)號線路之間(jian)由雷電(dian)引(yin)起的(de)高電(dian)位差， 將其限制(zhi)(zhi)在(zai)安全的(de)范圍之內(nei)。

在(zai)防雷保護區(qu)(qu)的(de)后續防雷區(qu)(qu)，有能量較小的(de)脈(mo)沖電(dian)流(liu)，采(cai)用(yong)8/20μ s 脈(mo)沖電(dian)流(liu)波形二(er)級電(dian)源浪涌保護器（KSP-80KA/4P/M）。

在機組控制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)采用信號浪涌保(bao)護器，具(ju)體根(gen)據控制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)的參數做選(xuan)型應該保(bao)護的系(xi)(xi)統(tong)主(zhu)要有發電機、機艙開關(guan)柜(ju)(ju)、輪轂變槳系(xi)(xi)統(tong)、塔基變頻柜(ju)(ju)、塔基控制(zhi)柜(ju)(ju)、遠端監控系(xi)(xi)統(tong)、變壓器端等7各系(xi)(xi)統(tong)，均(jun)采用電源(yuan)和信號浪涌保(bao)護器，主(zhu)要型號有：KSP-25KA/4P/M、KSP-80KA/4P/M、KS-K-24V/4S/M、KS-2E/24(220)/M。