一(yi)、概述

風(feng)(feng)(feng)(feng)力發電是目前國內技術最(zui)成(cheng)熟、開(kai)發規(gui)模最(zui)大的(de)(de)(de)(de)可再生清(qing)潔能源。風(feng)(feng)(feng)(feng)力發電組的(de)(de)(de)(de)單(dan)機容量越來越大，風(feng)(feng)(feng)(feng)機的(de)(de)(de)(de)高度、安裝位(wei)置(zhi)及內部敏感(gan)的(de)(de)(de)(de)電子設備決定了風(feng)(feng)(feng)(feng)電機組特備容易(yi)遭(zao)受(shou)雷擊。根(gen)據(ju)調查顯示(shi)，風(feng)(feng)(feng)(feng)電機組遭(zao)受(shou)雷擊損害的(de)(de)(de)(de)達到4%以上，其40-50%以上的(de)(de)(de)(de)損害是風(feng)(feng)(feng)(feng)電機組的(de)(de)(de)(de)控制系統和風(feng)(feng)(feng)(feng)葉，從損害、報修(xiu)、維修(xiu)到最(zui)終重新投入使用(yong)會(hui)有很長一段時間，這會(hui)影響風(feng)(feng)(feng)(feng)力發電的(de)(de)(de)(de)效率。

二、風力發電機組防雷(lei)原理

風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機組(zu)通常位于較高的(de)(de)、開(kai)闊的(de)(de)區(qu)域(yu)，致使風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機組(zu)的(de)(de)渦輪發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機通常暴露在(zai)外(wai)面，被雷(lei)電(dian)(dian)(dian)(dian)直接擊中的(de)(de)概率是與該物體(ti)的(de)(de)高度(du)的(de)(de)平(ping)方值成(cheng)正比。機身每個(ge)部(bu)件（開(kai)關(guan)柜、馬達、驅動裝置、變頻器、塔身、接閃(shan)器等(deng)）是雷(lei)電(dian)(dian)(dian)(dian)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)良(liang)好的(de)(de)附著點，被雷(lei)電(dian)(dian)(dian)(dian)擊中，風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機組(zu)就成(cheng)為(wei)雷(lei)電(dian)(dian)(dian)(dian)泄(xie)(xie)放(fang)(fang)的(de)(de)通道。從(cong)附著點到(dao)大地，雷(lei)電(dian)(dian)(dian)(dian)流將流過任何阻(zu)抗(kang)最(zui)低的(de)(de)路徑(jing)泄(xie)(xie)放(fang)(fang)入(ru)地。因此，風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機組(zu)的(de)(de)防雷(lei)即(ji)是為(wei)雷(lei)電(dian)(dian)(dian)(dian)流提供一個(ge)低阻(zu)抗(kang)入(ru)地的(de)(de)路徑(jing)，從(cong)而讓雷(lei)電(dian)(dian)(dian)(dian)流避開(kai)風(feng)(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)機組(zu)的(de)(de)敏感部(bu)位，保證其正常安全(quan)運(yun)行。

根據相關(guan)行業規(gui)范，全面的(de)防雷系統(tong)應包括雷擊(ji)接(jie)閃器、引下(xia)線、接(jie)地(di)系統(tong)及每個系統(tong)的(de)浪涌(yong)保護器。注(zhu)意(yi)事項：

1．要建立一個低阻(zu)抗的直擊雷防護系統；

2.要(yao)將各個防雷系統的部位(wei)(wei)做等電位(wei)(wei)連(lian)接；

3.為(wei)了避免巨大(da)的(de)感應電壓，要注意各(ge)引下線(xian)之間的(de)配線(xian)；

4.風力發電機組(zu)及控制(zhi)系統(tong)(tong)的元器件非常敏感，容(rong)易遭(zao)受雷擊，需要做(zuo)全面的浪涌保護系統(tong)(tong)。

三、設計依據

     《IEC62305 雷電防護》

    《GL指導文件 IV-1 風力發(fa)電(dian)系統(tong)》風力發(fa)電(dian)防雷設計方案(an)

    《IEC61400-24 風力發電系統防(fang)雷保護(hu)》

    《GL 指導文件(jian)》

    《IEC61400-24》

四、風力發電系統防雷方案

（一）接閃器

雷(lei)電(dian)(dian)在風電(dian)(dian)機組上(shang)的落雷(lei)點一般在槳葉(xie)上(shang)，因(yin)此接閃(shan)器要(yao)安(an)裝(zhuang)在槳葉(xie)上(shang)可能落雷(lei)的地方。槳葉(xie)上(shang)的接閃(shan)器采(cai)(cai)用(yong)金屬連(lian)接到中間位置，金屬連(lian)接帶可采(cai)(cai)用(yong) 30×3.5mm 鍍鋅扁鋼(gang)。為了避(bi)(bi)免雷(lei)電(dian)(dian)在通過(guo)軸承(cheng)時引起的焊接效應(ying)(ying)，應(ying)(ying)應(ying)(ying)將(jiang)其兩端通過(guo)碳刷或者放電(dian)(dian)間隙橋接起來。機艙頂部安(an)裝(zhuang)避(bi)(bi)雷(lei)針，防止遭受直(zhi)擊雷(lei)損壞。

（二）引(yin)下線(xian)

金(jin)屬塔可(ke)將塔身作為(wei)引下(xia)線，節約施(shi)工成(cheng)本。混(hun)凝土塔的話，可(ke)以內置引下(xia)線，采(cai)用鍍鋅圓(yuan)鋼(gang) φ8～10mm，或者鍍鋅扁鋼(gang) 30×3.5mm。

（三(san)）接地(di)系統

風力發電(dian)機組的(de)接(jie)地(di)(di)網系統可利用塔基(ji)(ji)(ji)，與(yu)周圍(wei)(wei)的(de)操作室基(ji)(ji)(ji)礎接(jie)地(di)(di)系統相連，形成網狀接(jie)地(di)(di)體(ti)(ti)(ti)，做等電(dian)位連接(jie)，交出不同(tong)點(dian)的(de)電(dian)位差。具體(ti)(ti)(ti)方法采(cai)(cai)用40×4mm扁(bian)鋼(gang)沿塔基(ji)(ji)(ji)外(wai)圍(wei)(wei)敷設環形水(shui)(shui)平(ping)接(jie)地(di)(di)體(ti)(ti)(ti)， 同(tong)時打入 φ25 的(de)圓鋼(gang)作為(wei)垂直接(jie)地(di)(di)體(ti)(ti)(ti)， 垂直接(jie)地(di)(di)體(ti)(ti)(ti)敷設的(de)間距為(wei)接(jie)地(di)(di)體(ti)(ti)(ti)長度的(de)2倍，并(bing)將垂直接(jie)地(di)(di)體(ti)(ti)(ti)于水(shui)(shui)平(ping)接(jie)地(di)(di)體(ti)(ti)(ti)相連共同(tong)組成接(jie)地(di)(di)網。塔身周邊每(mei)隔 120米(mi)與(yu)接(jie)地(di)(di)網連接(jie)，同(tong)時與(yu)塔基(ji)(ji)(ji)混凝土(tu)內鋼(gang)筋連接(jie)。如接(jie)地(di)(di)電(dian)阻達不到要求，可采(cai)(cai)用外(wai)引接(jie)地(di)(di)，使用降阻劑(ji)和(he)深井(jing)接(jie)地(di)(di)加以改善。

（四）等電(dian)位連接

防雷(lei)擊等電(dian)位(wei)連接(jie)是內部防雷(lei)保護系統的(de)(de)重(zhong)要組成部分，可以(yi)(yi)有效抑制雷(lei)電(dian)引起的(de)(de)電(dian)位(wei)差(cha)，要求所(suo)有導電(dian)的(de)(de)部件都被相(xiang)互(hu)連接(jie)，以(yi)(yi)減小電(dian)位(wei)差(cha)。等電(dian)位(wei)連接(jie)網絡(luo)還(huan)包括(kuo)金屬管(guan)線(xian)和(he)電(dian)源、信號線(xian)路(lu)的(de)(de)等電(dian)位(wei)連接(jie)，這些線(xian)路(lu)通過雷(lei)電(dian)流(liu)(liu)保護器與主接(jie)地匯流(liu)(liu)排相(xiang)連。

（五(wu)）屏蔽措施

屏蔽(bi)措(cuo)施可(ke)以減少雷電電磁干(gan)擾。由于風力發電機結構的特殊性，機艙(cang)應該制成(cheng)一個封閉的金(jin)屬(shu)殼(ke)體，相(xiang)關的電氣器件都裝在開關柜(ju)和控制柜(ju)內，柜(ju)體應具(ju)備良好的屏蔽(bi)效果。所(suo)有線纜(lan)應帶(dai)有外部金(jin)屬(shu)屏蔽(bi)層(ceng)(ceng)。金(jin)屬(shu)屏蔽(bi)層(ceng)(ceng)應與等電位(wei)系統相(xiang)連接。

（六）浪涌(yong)保(bao)護(hu)系統(tong)

為了對防(fang)雷(lei)保(bao)護(hu)邊界處傳導性干擾，應采取相(xiang)應的保(bao)護(hu)措施。在(zai)防(fang)雷(lei)保(bao)護(hu)區LPZ0 A區→1 區的邊界采用10/350μ s 脈沖波形一級(ji)電(dian)(dian)(dian)源浪涌保(bao)護(hu)器（KSP-25KA/350/4P/M），可以(yi)限(xian)制接地的金(jin)屬(shu)設施和電(dian)(dian)(dian)源、 信號線路之(zhi)間(jian)由雷(lei)電(dian)(dian)(dian)引起(qi)的高(gao)電(dian)(dian)(dian)位差， 將其限(xian)制在(zai)安全的范圍之(zhi)內。

在防雷保護區的(de)后續(xu)防雷區，有能量較小(xiao)的(de)脈沖(chong)電(dian)流，采(cai)用8/20μ s 脈沖(chong)電(dian)流波形二(er)級(ji)電(dian)源浪涌保護器（KSP-80KA/4P/M）。

在機組(zu)控制系(xi)統采用信號浪涌(yong)保(bao)護(hu)器(qi)(qi)，具體(ti)根據控制系(xi)統的參數做(zuo)選型應該保(bao)護(hu)的系(xi)統主要有發電機、機艙開關柜、輪轂變槳系(xi)統、塔基(ji)變頻柜、塔基(ji)控制柜、遠端監控系(xi)統、變壓器(qi)(qi)端等7各系(xi)統，均(jun)采用電源(yuan)和信號浪涌(yong)保(bao)護(hu)器(qi)(qi)，主要型號有：KSP-25KA/4P/M、KSP-80KA/4P/M、KS-K-24V/4S/M、KS-2E/24(220)/M。