风电机组过电压保护及防雷接地设计分析

风电机组过电压保护及防雷接地设计分

析

摘要:基于工程设计案例，论述了风电机组过电压保护措施、防雷接地设计原则，并采取直击雷保护、感应雷保护、接地系统、机组配套升压设备保护等方案，以提高风电机组运行安全性能。希望通过本文的相关研究，为风电机组过电压保护及防雷接地设计提供思路，为相关人员提供参考。

关键词：风电机组；过压保护设计；防雷接地设计；

0引言

风力发电产业以风力系统发电，作为我国新兴产业类型之一，在系统运行的过程中人们对过电压保护和防雷接地设计问题格外关注。基于案例分析可知，有效的过电压保护措施干预、防雷接地方案应用，对提高风电机组的运行安全性能有积极作用，是提高风力发电质量的关键。

1风电机组具有的特点

基于风电机组特征、功能分析，风电机组需安装在空旷的平原地区或高海拔区域，更好的利用风力资源提高发电效率。但是高海拔地区、空旷平原地区的雷击几率明显升高，对风电机组的正常运转产生了不利影响。根据资料分析，现阶段投入使用的风电机组出口电压多为650KV。

2工程设计实例

某风电场风电机组均为进口产品，共设置风电机组15台，采用两级升压的方式运行，出口电压为650KV。每台风电机组周围配备了箱式变压站以提高风电机的运行稳定性，对其实际运行状况分析可知，4台风电机组串联为一个工作单元，串联方式为经升压站借助10kv 电缆将4个风电机组串联，升压站内配备主变压器进行系统控制，识别4台风电机组的电压数据，升压水平达到110KV则将其输送至电力系统。

该风电场位于高山区域，海拔1500m，风电场区域土层结构以风化岩、基岩为主，岩石性质为石英岩、片麻岩，碎石土层内还含有丰富的云母，特殊的地质结构导致该区域电阻率

水平较高。结合当地地质勘测资料和土壤电阻率试验结果可知，该风电场山地的土壤电阻率

最高为4400Ω，长期强风化因素的影响下，岩层电阻率水平较高，平均值在1300Ω-

25000Ω之间，基岩电阻率最高值可达25000Ω。

3风电机组过电压保护与防雷接地设计

3.1直击雷保护

风力发电机组的主要构造包括液压系统、变梁加速装置、支撑塔筒、发电机、转子等，

由于风力发电机组位于高山区域，易遭受雷电打击，需将风电机机舱安置在合适区域以降低

雷击几率，避免机舱内部关键设备受损。与此同时，叶片顶端安装两个雷电接收器，降低叶

片被雷击的几率。机舱外壳采用复合材料减轻发电机组重量，机舱外壳网孔大小控制在3-

4cm，根据项目需求和施工条件合理设置间距，并在必要情况下缩小网孔。

根据现场情况和项目需求调整塔柱与水平轴、部分旋转与部分活动部分、水平轴与尾舱

间的导线，通过科学配备提高合理性，精心安装使其处于最佳状态。各构件连接导线过长，

长时间工作下在振动、外力作用等因素的影响下，导线材料易破损。使用过程中，如果连接

导线受损，则会增加风力发电机组的雷击风险，雷电流沿着轴承油膜放电，导致主轴接触件、轴承、电机等重要设备被烧毁。通过对导线的合理布置，实现电气装置连伟一体，将最短线

路接地，遭遇雷电打击时，把雷电流引入大地，避免烧毁风力发电机组设备。

3.2感应雷保护

感应雷保护装置安装在风力发电机组内部，避免关键设备遭遇雷击损坏，起到保护作用。雷电保护装置从本质上而言是一种过电压保护设备，风力发电机组设备电压受损的情况下，

过电压保护装置第一时间释放能量，从而保护发电机组关键设备，避免其遭受雷击烧毁。感

应雷击过电压保护的类型包括电源防雷和信号防雷两种。电源防雷为三级防护等级，可以理

解为电源系统壁垒过压保护系统，通过发电机组关键设备与电涌保护器联用，避免发电机设

备被雷电击毁，从而起到保护作用。电涌保护器安装时，需采取接地线保护和就近保护的原则，确保其合理安装，真正意义上发挥过电压保护作用。应于风电机组电源进出口位置安装

防护装置，根据实际情况分析该防护装置多选用一级防护电涌保护装备，避免电源开关被雷

击受损。为确保发电机系统稳定运行，需将残压控制在4KV以下水平，同时在发动机整流器

位置同样安装电涌保护器进行保驾，该电涌保护器的保护级别为二级。发电机整流器上电涌

保护器安装的具体位置应当结合项目需求和配电柜大小等合理确定，从而将电涌保护器的作

用发挥到最佳水平。安装完二级电涌保护器后，结合实际情况进行三级电涌保护器的安装，

结合实际应用多将其安装在电缆上，及时将雷电流释放，实现频段避雷和终端避雷的协同作用，共同发挥出防雷击效果。

3.3接地系统

本文中的风力发电机场位于山地区域，根据风电机组的设置要求和参数设置，单台风电

机接地电阻需将冲击流控制在10Ω水平以下。根据现阶段我国风电机组的生产特征及不同

区域的安装特点，高土壤环境下，一般区域电阻率水平较高，对风电机组接入接地系统十分

必要，是有效妨碍累计保护发电机组生产安全的重要保障措施。

由于难以采用直接测量的手段获取冲击接地电阻的数值，因此需提前将单台风电机组与

接地网工频电阻接入，随后根据工频接地电阻和冲击接地电阻之间的关系加以换算。不同地

质条件下，冲击接地电阻水平有所差异，且地质条件基本一致的情况下，风机安装位置不同

也会影响冲击接地电阻值的选择。因此，由于不同风力发电机安装位置不同，对应的地质条

件有所不同，因此即便是统一项目工程，土壤电阻率也会从几百Ω到几万Ω，在实践中需

要结合具体项目特点进行单台风力发电机接地电阻的具体计算和精准控制。

3.4机组配套升压设备保护

结合设计需求，本项目的风力发电机出口电压值为650V，在箱式变压器的作用下降出

口电压值升高至10-35千伏。出口电压输送到升压站时，多将箱式变压器设置于风电机附近，一般不会遭遇雷击，故忽略直击雷因素的影响。结合实际情况，风力发电机组升压设备的工

频接地电阻需小于4Ω，且风电机组升高电压接地需充分利用风电机组基础接地网。为提高

机组运行安全性，升压变高压侧多配套氧化锌避雷器保护设备，消除变压器高压侧可能遭受

的雷电干扰。

结论

本文基于工程设计案例，简要阐述风电机组过电压保护与防雷接地设计，提出直击雷保护、感应雷保护、接地系统设计、机组配套升压设备保护四种方案，确定了风电机组过电压

保护与防雷接地设计的详细措施和具体内容。结果显示，经过电压保护以及防雷接地设计风

电机组运行安全性明显提升，为保障风力发电产业的健康运行奠定了基础

参考文献

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风电机组过电压保护及防雷接地设计分析

风电机组过电压保护及防雷接地设计分析摘要:基于工程设计案例，论述了风电机组过电压保护措施、防雷接地设计原则，并采取直击雷保护、感应雷保护、接地系统、机组配套升压设备保护等方案，以提高风电机组运行安全性能。希望通过本文的相关研究，为风电机组过电压保护及防雷接地设计提供思路，为相关人员提供参考。关键词：风电机组；过压保护设计；防雷接地设计； 0引言风力发电产业以风力系统发电，作为我国新兴产业类型之一，在系统运行的过程中人们对过电压保护和防雷接地设计问题格外关注。基于案例分析可知，有效的过电压保护措施干预、防雷接地方案应用，对提高风电机组的运行安全性能有积极作用，是提高风力发电质量的关键。 1风电机组具有的特点基于风电机组特征、功能分析，风电机组需安装在空旷的平原地区或高海拔区域，更好的利用风力资源提高发电效率。但是高海拔地区、空旷平原地区的雷击几率明显升高，对风电机组的正常运转产生了不利影响。根据资料分析，现阶段投入使用的风电机组出口电压多为650KV。 2工程设计实例某风电场风电机组均为进口产品，共设置风电机组15台，采用两级升压的方式运行，出口电压为650KV。每台风电机组周围配备了箱式变压站以提高风电机的运行稳定性，对其实际运行状况分析可知，4台风电机组串联为一个工作单元，串联方式为经升压站借助10kv 电缆将4个风电机组串联，升压站内配备主变压器进行系统控制，识别4台风电机组的电压数据，升压水平达到110KV则将其输送至电力系统。该风电场位于高山区域，海拔1500m，风电场区域土层结构以风化岩、基岩为主，岩石性质为石英岩、片麻岩，碎石土层内还含有丰富的云母，特殊的地质结构导致该区域电阻率

探讨风电机组过电压保护及防雷接地

探讨风电机组过电压保护及防雷接地前言风力是一种新型清洁的可再生能源，风力发电也是一种新兴的行业。随着我国科学技术的进步，风电技术飞速发展，单机容量不断扩大，开发利用风能资源已经成为调整能源结构，促发对风电机组防雷研究，实施直击雷防护与能源可持续发展的必要手段，并使商业性开发风力发电成为可能。风电机组、风电场升压站以及场内输电线路是组成风力发电系统的三个重要的组成方面。而且，我国目前各地对防雷接地认识及要求不同，许多工程采用的进口机组因各国采用标准不一也无法达到全国各地统一标准化。除此之外，我国风电场所处地形条件与风电机组自身结构的特点也是促发对风电机组防雷研究的因素。下文通过对某风电工程实例进行科学详细的分析，指导设计我国风力发电和风电场的设计，多方面阐述风力发电机的使用性质及其重要性，具有重要的指导意义。 1 风电机组过电压保护及防雷接地就目前国内的现状与各种自然因素，我国风电机组多安装在雷击多发地区，如海岛等风力资源较好的空旷地带，风电场的规模和风电机组的单机容量都不断增长。并且，因风电机组结构，内部的电子器件越来越复杂，发电机组和相关控制驱动设备均处于高空等特殊位置，其各外露部位均可遭到直击雷雷击，极易受损坏。风轮与采用钢板制成的机舱间，以及其它旋转或活动部分间的连接在制造和安装过程中需根据参照《建筑物防雷设计规范》设计与安装。 1.1直击雷的防护风电机塔筒处于高空位置，极易受到雷击的损坏，因此对风电机组采取相应的防范雷击措施非常必要。直击雷的防护通常采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网做接闪器，防止发电机、转子、齿轮箱（直驱机组无此部件）、叶片及支撑塔筒等风力发电机组的重要组成部件受到损害。直接把雷电流通过良好的接地装置迅速而安全地输入大地。并且，为了防止风电机机舱遭受直击雷，应在包括上方和两侧等适当位置装设几支小避雷针，浆叶是直击雷袭击的首要目标，浆叶又是风力发电机组中最昂贵的部件，防止因受到雷击而穿透舱壁而损坏。针对大型机组，设计时可以将风力发电机组划分为二类防雷构筑物，减轻重量通常采用复合材料制造机舱外壳。仅就常见的解决方案为在外面以网格形式装接屏蔽之用

风力发电系统防雷设计研究

风力发电系统防雷设计研究风力发电系统是一种利用风能进行发电的装置，能够将风能转化为电能，并带有一定的雷电防护装置。随着风力发电系统的不断发展和普及，对其防雷设计的研究也变得越来越重要。本文将结合相关文献，探讨风力发电系统防雷设计的研究。风力发电系统一般由风轮及其叶片、主轴、齿轮箱、发电机、塔架等部分组成。其中风轮和叶片作为系统最容易受雷击的部分，需要特别关注。据研究，风轮经常处在高空和开阔地带，成为自然雷击和人为雷击的主要目标。风轮和叶片的防雷设计至关重要。目前，常见的风力发电系统防雷设计主要包括以下几个方面：选择合适的材料。风轮和叶片一般由玻璃纤维复合材料制成，能够有效抵抗雷击。而且这种材料重量轻、强度高、抗腐蚀性好，非常适合用于风力发电系统的部件。建立合理的接地系统。接地系统是风力发电系统的重要组成部分，能够将系统中的雷电过电压引导至地表，保护设备免受雷击侵害。合理设计的接地系统能够提高系统的稳定性和可靠性。安装避雷针。避雷针是风力发电系统防雷设计的常见措施之一。通过设置避雷针，能够有效引导雷电放电流，保护系统。避雷针应当高于风轮，以便对雷电进行引导。定期检测和维护。风力发电系统防雷设计只是一个初始工作，定期的检测和维护同样重要。通过定期检测，能够及时发现并处理雷电致损问题，提高系统的可靠性和寿命。风力发电系统的防雷设计是一个复杂的工作，需要综合考虑材料选择、接地系统、避雷针的设置以及定期的检测和维护。只有合理设计和科学实施这些措施，才能有效保护风力发电系统免受雷击侵害，提高系统的可靠性和稳定性。未来的研究可以进一步探索新材料的使用以及更高效的防雷措施。

风力发电机防雷系统的组成、措施及思路

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。其中：Is为流入单一系统的雷电流； Imax为估计首次雷击电流，其中入地50%,整个系统安排50%, 所以本计算中直接依据50%进行计算； N为电控系统数量，本计算采纳系数2,即电源系统（三项4线制，N线部分留，非屏蔽屏蔽）、信号通讯掌握系统（3线系统+网线，屏蔽）。（各系统重量）通过计算得出，安排在电源线上的雷电电磁脉冲电流为16. 6KA,安排到信息系统上的雷电电磁脉冲电流为3. 08KA, 据此，结合风机的工作特点进行避雷器的选型设计： 2.3.1电源系统的避雷器选型：电源系统避雷器的选择，首先应符合电源系统的工作电压，并且最高持续运行电压应是工作电压的1.5-2. 2倍，同流量应依据最大计算同流量增加30%冗余量进行选择，依据1.5MW风机进行设计，定子额定电压690V,通流量依据16. 6 (1+30%)=22KA进行产品选型。电机侧的避雷器选型为：CAN-TY30-800R轮段掌握器配置电源电涌爱护

风电系统过电压保护与防雷接地对策

风电系统过电压保护与防雷接地对策摘要：风力作为一种可再生清洁能源，将之运用到电力领域当中，不仅可以减少资源消耗，还能满足人们日益增长的电力需要。然而受到风电系统过电压保护和防雷接地缺乏明确国家及行业标准影响，导致风力发电和风电场设计缺乏有效指导，风电系统稳定可靠运行也势必会受到影响，要求加强风电系统过电压保护与防雷接地研究与分析，并提出极具针对性对策，取得提高防雷接地可靠性和确保风电系统安全稳定理想效果。鉴于此，对风电系统过电压保护与防雷接地对策展开深入探究。关键词：风电系统；过电压保护；防雷接地；对策；分析随着现代科学技术不断发展，风能利用愈发成熟，涉及到的风能开发项目也日渐增多，并对风电系统运行安全性、稳定性和可靠性提出更高要求。特别是在过电压保护和防雷接地设计上面，由于我国尚没有相关国家标准和行业标准，这项工作开展就受到极大桎梏，并对风电系统实际运行和工作效果产生极大影响[1]。本文围绕风电系统过电压情况，从直击雷保护、感应雷保护、机制配套升压设备保护和接地设计四方面入手，对风电系统过电压保护与防雷接地有效对策进行细致阐述，并结合实际工程案例，详尽探讨过电压保护和防雷接地方案的设计与实现，希望可以发挥参考作用。 1、风电系统过电压分析风电系统过电压主要有两种情况，具体表现为：（1）外部过电压，外部过电压主要是由大气中的雷云对地放电导致，脉冲特性十分明显，并且直击雷过电压的幅值可以达到上百万伏，不仅会对电工设施绝缘造成破坏，还会引发短路接地故障。而感应雷过电压则是雷闪击中电工设施附件地面，并在放电过程中受到电磁场变化影响，最终导致未遭受雷击的二次设备和通信设备感应出过电压[2]。（2）内部过电压，这一情况出现是因为电力系统运行方式发生改变所引发的过电压，其中暂态过电压现象，主要是受断路器操作失误、出现短路故障等因素影

风力发电系统防雷技术改进分析

风力发电系统防雷技术改进分析摘要：近年来，随着节能减排理念的进一步倡导，风力发电获得了进一步的发展，在节约社会能源资源、满足人们的生产和生活等方面发挥了重要作用。以工作经验为基础，结合有关文献记录与行业发展趋势，以风力发电系统为中心展开论述，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；防雷设计风能是一种可持续的清洁能源，为了能够更好地利用风能，通常将风电机组安装在山坡以及沙漠等风力较大的开阔位置，可是风力叶片相对较大，其长度可以达２００ｍ以上，同时风电机组周围不能设置高大的物体，由此可以看出，风力机组往往成为一个凸显的制高点，从而容易被雷电击中，假如防雷措施不到位，往往造成严重的安全事故。我国气象研究院在对３０２个风电机组雷击时间进行统计后发现，电子电气控制系统损坏率可以达到７１％，而相应的叶片损坏占２８％。假如风机遭到雷击损坏之后，不仅需要花费大量的维修给用，而且影响发电，从而带来巨大的经济损失。由此可以看出，对整个发电事业的发展带来危害。因此，必须做好发电机组的发电工作。一、雷电的来源及雷电对风力发电机的危害 1. 雷电的来源雷电是直接产生于大气中的，在整个大气环境中含有大量的气体离子，包括正离子和负离子。这些正、负离子在大气中携带微弱的导电性，进而造成大气电场、电流以及雷电的产生。一般雷电现象会比较频繁地发生在较高建筑物、沿海及山地区域。风力发电机为了更多地利用风能，也是布置在山地和海边这些比较空旷的地区，因此风力发电机容易受到雷电的袭击。 1.

雷电的危害风力发电机由于需要借助风力获得能源，因此需要建设于比较空旷的区域，并且这一设备本身携带的叶片更需要在比较高的空中才可以，因此也比较容易受到雷电的袭击。当受到雷电的袭击时，设备中的叶片是主要的受袭击区域，雷电损害的部位也主要是在叶片的尖顶部位，很少会使整个叶片都发生损坏。但是风力发电设备的整个花费都非常高，尤其是叶片这部分更是需要较高的成本费用。当受到雷电袭击时，就需要及时维修或者更换新的设备，但是不论是维修还是更换都需要花费一定的费用。当叶片受到雷电的袭击时，会释放出大量的能量，进而导致整个叶片的温度比较高，尤其是叶尖部分的温度会急剧升高，雷电伴随的雨水受到温度的影响，也会产生气化膨胀的现象，进而产生较大的机械力，使得叶尖的结构破损。当受到较为严重的雷电袭击时，整个叶片都会损坏。由于这一袭击造成的不良影响非常大，因此必须做好风力发电设备的防雷电技术，并且随着科技的进步不断更新新的使用设备和使用技术，以维护电力系统的正常运行，为人们的正常用电提供保障。二、风电机组的防雷设计 1. 浪涌保护器的使用浪涌保护装置是一种电子装置，包括各种形式的仪表、通信线路以及相应的电子设备等，这样能够避免浪涌对仪器线路造成损坏。假如风机电机组被雷击中，那么在其内部将会产生较大的磁场，在电缆中传递时将会出现过大的浪涌性过电压以及相应的过电流。对于风电机组内部装置而言，都设置了相应的电子以及微电子装置，由此可以看出浪涌能够击穿电子设备，从而造成巨大的经济损失。因此，安装浪涌保护装置能够有效地避免不必要的经济损失。通常，浪涌保护器能够有效地降低电位差，把输入电位与电力线之间产生的瞬时高压控制在一定的范围内，与此同时能够将过大的雷电传输给大地，从而能够有效地避免设备以及相应的系统遭到破坏。在安装浪涌保护器时必须要按照ＧＢ—５０３４３标准执行，其中需要安装三级浪涌保护器，如下所示：第一级浪涌保护器通常设置在塔筒内部的总进线位置，其可以在雷击之后将上万伏的浪涌电压降到2500～3000Ｖ的范

浅谈风电机组防雷与接地技术

浅谈风电机组防雷与接地技术塔筒；机组的接地；二、关于雷电定义： 1、雷电是带电云层之间或带电云层与大地之间的大规模静电放电。两种类型：云闪（占3/4）和地闪（占1/4）。物理本质：静电放电。极性：正极性（5%）和负极性（95%）三、风力发电机组雷电特征：试验研究表明，即便是完全绝缘（不含任何金属）的叶片，也难以避免地遭受雷击，在叶片上安装接闪器的作用即是为了减少雷电直接击中叶片本体的概率。与建筑物的“避雷针”功能类似。叶片本体为复合材料，闪电击中叶片本体即会造成其穿孔、损坏甚至烧毁，接闪器分布在叶片表面，作用是拦截闪电以防止闪电击中叶片本体。实验结果显示，对于不超过20m的叶片，88%的雷闪击中叶尖接闪器，其余则击中叶尖5m 附近的区域。当叶片长度小于20m时，仅在叶尖布置1个（对）接闪器即可达到很高的拦截效率。随着叶片长度的增加，闪电并不一定从上方垂直地击中叶尖，而是从斜上方击中叶片中部，因此需要在叶片中部相应的布置接闪器，实现对闪电的拦截。四、叶片引下线选材：现有标准（包括IEC 61400-24）关于叶片引下线参数的规定都沿用了IEC 62305中的有关规定。IEC 62305标准是针对构筑物（主要是建筑物）的一般规定，其关于引下线参数的规定主要考虑的是机械强度和防腐蚀。风电机组叶片引下线的选择，除了考虑机械强度和防腐蚀特性之外，更重要的是应考虑引下线的冲击阻抗。叶片引下线与叶片本体是并联关系，引下线冲击阻抗越大，分流至叶片本体雷电流就越多。叶片为合成材料，如果通过叶片本体的雷电流太多，叶片就会产生损坏，而一般建筑物为钢筋混凝土结构，耐受雷电流的能力要强得多， IEC 62305在引下线选择时并未考虑冲击阻抗这一因素。因此，即使叶片引下线的选择满足了IEC 61400-24（IEC 62305）的要求，也未必是安全可靠的。引下线的选择至少需要综合考虑以下三个因素：导流能力：引下线应有较好的导电性，宜采用铜材且截面要大；导线重量：引下线不宜太重，避免叶片震动造成引下线脱落。热稳定性：引下线材料应具有较高的熔点，防止雷击时出现熔断汽化，造成叶片损坏,甚至引燃周围材料造成叶片烧毁，因此，引下线宜采用铜材。引下线应对外绝缘：确保接闪器接闪，避免引下线直接接闪，防止引下线频繁对叶片本体局部放电。

风力发电机组的综合防雷技术措施研究

风力发电机组的综合防雷技术措施研究随着风力发电技术的快速发展和应用，风力发电机组的综合防雷技术措施也越来越重要。本文将对风力发电机组的综合防雷技术措施进行研究，并提出一些防雷技术的改进方案。一、风力发电机组的雷电特点及防护需求风力发电机组通常位于高处，经常处于暴露的山顶和海岸，易受到雷击的影响。风力发电机组雷电活动的特点主要有以下几点： 1.发电机组高度：风力发电机组一般高度较高，所以雷电击中的可能性更大。 2.叶片的形状和材料：风力发电机组的叶片通常由金属材料制成，易与雷电产生接触，增加了雷电击中的风险。 3.风电场的布置：风速较高的地方通常会分布多个风力发电机组，雷电的攻击面积变大，增加了雷电击中的概率。综合以上的特点，对风力发电机组进行防雷措施的研究是非常必要的。主要包括以下几个方面： 1.针对风力发电机组的叶片，可以在其表面涂覆导电材料，以增强整个机组的导电性能，降低雷电击中的风险。 2.在风力发电机组的顶端安装避雷针，将雷电引向安全地区，减少对机组的影响。 3.对风力发电机组进行接地处理，以加强机组的防雷能力，减轻雷击带来的损害。 4.对风力发电机组进行维护检测，及时发现雷电事件，采取安全有效的措施进行处理，保障机组的正常运行。 5.加强对风力发电机组的防护教育，提高工作人员的安全意识，学习防雷知识，掌握必要的应急处理措施。三、结论随着风力发电技术的不断发展和应用，风力发电机组的综合防雷技术措施非常重要。本文通过对风力发电机组的雷电特点及防护需求的研究，提出了一些综合防雷技术措施的改进方案。这些改进方案可以提高风力发电机组的抗雷性能，减少雷击对机组的影响，保证机组的正常运行。加强对工作人员的防护培训和教育，提高他们的防雷意识，对于保障风力发电机组的安全运行也具有重要的意义。

风电防雷方案

风电防雷方案引言风力发电作为一种可再生能源的代表，已经得到了广泛的应用和推广。然而，在风电发电过程中，往往会遇到雷电活动带来的不利影响，因此，设计一套有效的风电防雷方案是至关重要的。本文将介绍一种基于现有技术的风电防雷方案，以降低风电场遭受雷击的风险，保障风力发电系统的安全运行。防雷原理风电防雷方案的基本原理是通过合理的设计和配置，将雷电的能量引导到地下，使其远离风力发电设备和附属设施，从而保护风电设备免受雷击伤害。主要的防雷设施包括避雷针和接地装置。避雷针用于吸引和接收雷电，而接地装置则用于将雷电流导入地下，避免流入风力发电设备。避雷针设计避雷针是一种能够吸引雷电的装置，其设计应符合以下要求： - 高度：避雷针的高度应足够高，以充分吸引雷电。 - 强度：避雷针应具备足够的强度，能够承受雷电的冲击和高风速的挑战。 - 安装位置：避雷针应安装在风力发电设备附近的高处，例如塔架顶部。接地装置设计接地装置的设计应考虑以下因素： - 材料选择：接地装置需要选择具有良好导电性的材料，例如铜或铜合金。 - 电阻：接地装置的电阻应尽可能小，以确保雷电能够快速地被导入地下。 - 耐腐蚀性：接地装置应具备良好的耐腐蚀性，以保证其长时间的使用寿命。 - 套管：接地装置通常会采用套管保护，以提高其结构强度。方案实施在实施风电防雷方案时，以下步骤是必不可少的： 1. 选址评估：在选址评估过程中，需要考虑当地的雷电活动频率、地形条件等因素，并合理选择风电场的建设地点。 2. 设计和安装：根据选址评估结果和风电场的实际情况，设计合理的避雷针和接地装置方案，并进行安装。 3. 巡检和维护：定期巡检避雷针和接地装置的状态，并及时进行维护和修复。 4. 培训和宣传：为风电场员工提供相关的风电防雷知识和培训，增加其对防雷措施的认知和意识。

风力发电机组防雷保护策略综述

风力发电机组防雷保护策略综述摘要：风电机组的防雷保护由于电气和机械特性而提出了许多问题。本文以一种简单而全面的方式整理有关目前保护风电机组的现有工作，并提出可能有助于未来保护风电机组免受雷击造成的重大损失的建议。关键词：雷击，风电机组接地，高压输电线路，防雷，浪涌一、概述目前，在世界上的103个国家，风力发电被用于民用和工商业用电。风能是世界上增长最快的可再生能源之一。然而，由于它们的物理尺寸，风电机组特别容易遭受雷击。因此，本文梳理了有关防雷保护的已知信息，并提出了一些改进建议。二、风电机组尺寸与雷击的关系在岸上和近海地区的规模继续增加。众所周知，较大的风电机组被闪电击中的可能性较大。然而，对于这些设备的保护和增加的高度和离岸安装的综合影响，人们明显缺乏专业知识。考虑到额定功率，目前大规模应用的单机容量从 0.25kW-4500kW不等。风力发电机的功率输出主要取决于风速、涡轮额定功率和转子直径。如果转子直径增加，塔架的高度也会增加。随着风电机组整体高度的持续增长，它们变得越来越容易受到雷击。三、防雷保护的现状与标准目前风机所采用的防雷系统由防雷点、导线、接地系统和各子系统的浪涌保护装置组成。采用低阻抗路径是进行防雷工作的前提条件。外部防雷系统，由以下部分组成：转子叶片中的空气终止和向下导体系统、保护机舱的空气终止系统、上层建筑，机舱，和轮毂。外部防雷系统用于拦截塔上的直击雷击，包括雷击，并将雷电电流从撞击点引导到地面。机舱的构造应成

为防雷系统的组成部分，以确保闪电击中金属部件；或者在机舱上提供空气终止系统。对于涂有玻璃纤维增强塑料或类似材料的机舱，应配备空气终止系统并在机舱周围形成笼。该保护系统基于国际标准IEC61400-24和IEC62305。防雷系统的所有子部件都应符合IEC61400-24规定的防雷等级(LPL-1)，除非风险分析建议采用较低的LPL-1等级。内部防雷系统，转子叶片广泛使用的防雷方法是一种能够承载雷电电流的内部避雷导体。用于空气终止的金属受器通过叶片表面，然后与向下导体连接。对于60米以下的叶片，这些外部金属感受器被广泛使用，预计对于60米以上的叶片不会进行更换。配备内置导体的转子叶片比那些没有这些金属受体的叶片更不太可能遭受严重的损伤。不同的制造商可以在每个刀片上使用不同数量的金属感受器。尖端受体是一个主要被雷击击中的物体。目前用于转子叶片的防雷系统被设计成能够承受98%的雷击；然而，也有损坏的风险，特别是在连接点。闪电可以在很多方面损伤叶片，如表面放电、击穿和穿刺。根据IEC 61400-24，风电机组应配备不同的防雷系统，以克服因雷击造成的损坏风险和可能的停机时间，以恢复服务。防雷系统的主要功能有：雷击成功连接/形成到首选连接点，如叶片上的空气终止系统。闪电电流成功通过系统进入地球，而不会损坏系统，包括由于高水平电场和磁场造成的损害。最小化在风电机组及其周围观察到的电压和电压梯度水平。四、电网系统及相关电气和控制系统的防雷保护由于发电机安装在机舱内，因此不受直接雷击的影响。然而，雷涌可能会影响发电机和位于机舱内的其他控制、电气和金属组件。此外，雷电冲击可能会影响发电机升压变压器；以及安装在污水处理塔外的部件。风电机组的额定输出电压一般在28V到690V之间。由于发电机的输出电压范围属于低压和中压类别，采用避雷器和浪涌保护装置保护。

风电机组的防雷保护分析

风电机组的防雷保护分析摘要：近年来我国风电厂建设规模提升较快，风电厂的安全运行对于风电能源的使用具有直接影响。本文从风电机组雷击破坏原理和具体形式分析入手，探讨了风电机组防雷保护的原则与具体措施。关键字：风电机组，防雷保护 1 引言现阶段开发技术最先进，开发规模最大的可再生能源是风能，风电能源已经成为我国新能源产业中不可缺少的组成部分。我国风电机组的装机容量逐年提升，大直径叶轮建设规模不断提升，同时能够在复杂环境中应用的风电机组研制速度加快，使得我国风电机组在海上、高原、丘陵及平原地带广泛建设。雷电释放过程会对风电机组造成巨大的损害，其中包括叶片损坏、控制元器件损毁、绝缘击穿等。分析风电机组的防雷保护，对于保证风电机组在雷雨天气时的正常运行，提升风电机组的安全运行效率具有重要意义。 2 雷电对于风电机组的破坏原理雷电是带电荷雷云与大地之间的强烈放电现象，而雷电对于风电机组的破坏，可理解为带电雷云和风电机组之间的放电现象。分析风电机组的防雷保护，最重要的是科学判断雷击放电过程中的雷电参数和电流波形，与风电机组破坏关系最密切的包括峰值电流和电流陡度等。统计雷电破坏对于风电机组的影响，主要表现为以下4种形式，首先是设备直接遭雷击而造成损坏，其次是雷电产生的能量沿着设备中的信号线或电源线侵入内部，导致元器件损坏，再次是接地设备在雷击时遭遇瞬时高电压而损坏，最后由于设备的安装不当，容易受到雷击电场或磁场的影响，导致元器件灵敏度失调。

（1）峰值电流。当雷击电流经过风电机组时，会导致风电机组温度急剧上升，内部元器件容易在热效应的作用下损坏。进一步分析热效应强度，主要是与雷电释放的能量大小有关，这其中最核心的参数就是峰值电流。与此同时，当雷电能量流经风电机组时，会产生较大的电磁力，部分情况下会导致叶片等弯曲断裂。（2）电流陡度。风电机组在遭受雷击的过程中经常会造成控制系统或电子器件损坏，其主要原因是存在感应过电压。感应过电压与雷电流的陡度密切相关，雷电流陡度越大，感应电压就越高。 3 风电机组的防雷保护原则在风电机组的防雷保护设计中，应遵循以下4个原则，首先，保证设计的方法与当今的主流设备相适应，其次，在防雷设计中应充分考虑投资的合理性，兼顾经济性，再次，防雷设计应具备较长的使用寿命，最后，尽可能的遵循国际标准和规范，方便系统的后期维护。现阶段进行风电机组防雷保护所依据的最根本原则是弗兰克林避雷法，即充分发挥避雷设备的特性，引发雷电场的激烈，将雷电引到防雷设备中，达到保护风电机组的目的。在实际应用中，可在叶片的内部和机舱的顶部安装导体装置，并通过主轴、齿轮、机身等设备，将雷电传到大地，释放雷电能量。与此同时为尽可能的降低电磁感应干扰影响，需在保护空间内部增装屏蔽设备和sdp保护设备，并在大尺寸金属件交接部位进行等电位连接。不同风电机组所处的环境相差较大，应在防雷设计中深入研究所在地的地理环境和气候特点，并分析防电机组的自身结构特性，做到防护措施安全、可靠，切实降低雷击造成的经济和人员损失。 4 风电机组的防雷保护 4.1 风电机组叶片防雷保护风电机组叶片是整个机组中最高的部分，当叶片运行到顶端时，可作为避雷针行程的通道。分析世界范围内风电机组雷击破坏的主要部位，叶片占比最高，

风力发电系统防雷设计研究

风力发电系统防雷设计研究一、风力发电系统的雷击危害及其成因 1.雷击危害雷击对发电机组、变电站、电缆系统、控制及通讯设备等均会产生影响，直接危及系统安全稳定运行。 2.雷击成因（1）天气条件：雷电发生的必要条件。气象因素主要包括气温、风速、水汽含量、相对湿度、云层高度及其结构等。（2）地形地貌：地球表面为电荷分布差异带来的不稳定因素，增加了雷击活动的强度。（3）系统结构：制动装置的存在将风车桨叶等元件带电，从而在其周围形成电场，也会导致雷击。（4）环境条件：风力发电系统通常建立在高海拔、开阔区域，离雷电活动较近，雷击危险性相对较高。二、风电场防雷措施 1.结构防雷措施（1）机舱与塔身接地引下装置：机舱与塔身作为整个风电机组最关键的组成部分，常常成为雷击主要的落点，因此应该选择优质材料加以加强，并在其接地处设置专门的引下装置，将雷电集中引入地下。（2）群体防雷：在整个风电场建设过程中需特别重视群体防雷设计，即将所有影响因素纳入考虑范围以实现全方位的防护。（1）合理参考国家标准：根据国家标准GB50057-94《建筑物防雷设计规范》，增加防雷材料的应用量，例如铝合金屋面、电缆屏蔽、接地导线和非金属附接件等。（2）导体截面积：导体截面积要足够大，以保证电流通过的负荷能力。（3）接头加固：特别是在接地处，需要采用加固措施，确保接触良好，防止接触面的氧化影响传导效果。三、防雷系统的运行监控及维护

采用雷击地图监控系统，可以全面评估风电场的雷击危险性，并在雷电发生前采取必要的预防措施。 2.维护保养（1）设备检修：发生雷击时，设备可能存在损坏，此时应及时对设备进行检修，寻找漏电、毁坏等问题。（2）定期防护：风力发电系统为常年工作状态，为确保其长时间稳定运行，需要定期对防雷系统进行检测和维护。四、结论风力发电系统的防雷设计与运行监控、维护同样重要。选用优质防雷材料并完善结构防雷设计，采用雷击地图监控系统对风电场进行评估，并定期进行设备检修和维护，都是保证风力发电系统稳定运行的必要环节。

浅谈海上风电场防雷设计

浅谈海上风电场防雷设计摘要：海上风电场分布在沿海地区，而这些地区雷雨天气较为频繁，海上风力发电机组高度通常超过100m，更容易遭受雷击，本文主要对风力发电场的防雷措施进行阐述。关键词：海上风电场；防雷设计；风力发电机组；海上升压站引言雷云对地放电作为一种强大自然力的爆发，对包括风力机组及升压站内的地面设施极具危害作用，就危害方式而言，主要表现为直接危害作用和间接危害作用两个方面。在直接危害方面，有雷击产生的热效应和机械效应；在间接危害方面，有雷电电磁感应和电涌过电压效应。 1 海上风电场防雷接地特点（1）海上风电场分布在沿海地区，而这些地区雷雨天气较为频繁，且随着风力发电机组单机容量的增大，机组高度增加，叶片变长，雷云在叶片尖端处的电场畸变严重，当电场强度可以增大到足以产生一次从地面向雷云的向上先导。由于电场感应作用，在雷暴云底层带电粒子受到吸引而大量集中，在带电粒子集汇处会形成向下先导，与风机叶片向上先导相互影响，相互促进发展。随着电子越集越多，电场就在这两个局部之间越来越大，而对于海上风力发电机组这种高度超过周围地形100m以上物体，距离雷暴云比较近，较之陆上风机将更容易遭受雷击。（2）海上机组的维修较陆上而言难度大，费用高，特别在海况恶劣时，维修人员难以接近，故障无法及时排除。因此，在对海上风电场进行防雷设计时，应将海上风力机组严格按照一类防护等级进行设计。（3）海上风电场的利用海水和海床散流，使得接地体的相对冲击接地电阻远远小于陆上风电场。这在一定程度上减小了雷电对于风力发电机组及海上升压站的危害。（4）在海上风电项目中，由于存在高压长距离海底电缆线路，除了雷电过电压，还可对工频过电压、操作过电压进行分析计算，并采取合适的限制措施。 1.1 雷击对海上风力发电场的危害（1）直接雷击造成的机械效应、热效应、冲击波等损坏，例如叶片击穿、折断、起火等损坏；（2）感应雷造成的感应过电压损坏，电磁感应损坏，例如电气设备模块烧毁、故障失灵、永久失效等损坏；（3）由于雷击造成风机停机，造成发电量损失，带来经济损失。 2 海上风电场防雷设计 2.1 风力发电机组的直击雷防护

风力发电系统防雷技术分析与改进

风力发电系统防雷技术分析与改进摘要：风电行业是一个正处于高速发展的行业，近年来雷击事件屡有发生，致使风电机组无法使用。本文主要讨论风力发电系统防雷问题，经过对风电机组中的防雷性能以及防雷技术进行分析，相应地提出有针对性的防雷措施，保证风电场的安全性。希望通过本文的分析能为以后的具体工作起到一定的参考作用。关键词：风力发电；雷电；防雷保护；浪涌保护引言风力发电是一种清洁的、为人与自然提供了和谐发展的可再生能源。由于风力发电系统工作在自然环境下，不可避免的会遭受到雷电的影响，涉及的过电压保护及防雷接地问题较多。雷击是自然界中对风力发电系统安全运行危害最大的一种灾害。如雷击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。通过对风力发电系统防雷方案的阐述，对风力发电的设计具有一定的工程实际意义。 1、雷电的危害雷电对风电发电机组的危害，可分为雷电对机械结构的损坏和对电气系统的损坏。雷电对机械结构的损坏，主要是指雷电对叶片、测风仪等风电机组尖端部件的损坏，由于风力发电机组的叶片高度较高，叶片成了最易受直接雷击的部件。叶片是风力发电机组最昂贵的部件之一，大部分雷击事故只损坏叶片的叶尖部分，少量的毁损坏整个叶片；雷电对电气系统的损坏，主要是指雷电电流通过导体直击或感应作用在电气系统上，如发电机、电控系统等，会造成器件绝缘受损或被击穿、电气件损坏等严重后果。 2、设计方案的原则在防雷工程设计中要达到技术先进，安全可靠和经济合理首先依赖于对雷电流的科学认识。国际电工委员会（IEC）于1992年在IEC61024-1-1和1995年的IEC61312-1中相继公布了雷电波参数和典型雷电流波形。参考建筑物防雷设计规范GB50057-2000第6.4.7条有具体要求。对那些处于旷野、或较高的建筑物，因可能直接击接闪雷击，均应按10/350μs波形来考虑防护，在低压主配电柜位置应加装通流量大、焦耳量高的符合I级测试要求（10/350μs）的开关型防雷及电涌保护器SPD，以利于在入户处将大部分雷电流转移入地，保障后续设备安全，我们就可以针对雷电波入侵的路径进行系统的防护。对那些有源线路加电涌保护器使之瞬态实现均压等电位，防止过电压的出现，保证设备安全。 3、风力发电系统的防雷措施根据现有的雷击风力发电系统案例分析，雷击发生所引起的损坏大多是由雷击风机产生高温，热量转化成大电流，引起内部电场磁场的变化，致使物体击穿击断。因此保证雷电流迅速、安全的通过机组泄放到大地，是风力发电系统免受雷电袭击的关键。 3.1、外部系统防雷雷电击中叶片时，会引发叶片爆裂，设备烧毁，甚至会借助轮毂的作用影响其他叶片，因此可在叶尖处布置排水孔。同时，在叶尖装设接闪器用来捕捉雷电，再通过叶片腔导引线使雷电引入大地，约束雷电，以避免雷电直击叶片本体而致使叶片损害。在机舱顶端加装避雷针保护风速计和风向标免受雷击。专设的引下线连接机舱和塔架，雷击发生时不会被电流损坏，进而将雷电中的电流经过所用引下线顺

风力发电场防雷接地工程方案

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

风力发电场位于某地区，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，以便在正常运转、变乱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。风机的接地体系是风机防雷保护体系中一个关键环节。在地网开挖面积有限、泥土电阻率较高的环境条件下，要能到达上面的技术要求，用传统常规的角钢、扁铁等接地材料举行施工是非常困难的。本方案发起采用新型的接地材料：高效低阻接地极。下面介绍常规接地材料与新型高效接地模块的使用。 1、常规接地材料一般来说，程度接地体采用不小于40×4mm的热镀锌扁钢，垂直接地体采用不小于50×50×5mm的角钢，每根角钢的长度大约2.5-3米。斟酌到减少接地体的屏蔽效应， - 1 -

风电机组防雷接地工程设计、施工方案指导

风电机组防雷接地工程设计、施工方案指导 1 施工规范我方在执行本合同时，全部安装工作的实施、检查、调整、试验、验收均应遵循设备合同中规定的技术要求和制造厂有关技术文件，并符合国家和部颁发的现行技术规范、规程、标准。本合同必须遵照执行的技术规范如下（但不限于此）：（1）DL/T621-1997 《交流电气装置的接地》（2）DL/T620-1997 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（3）DL475-2006 《接地装置工频特性参数的测量导则》（4）DL/T5009-2004 《电力建设安全工作规程》（5）DL/T 380-2010 《接地降阻材料技术条件》（6）GB/T50065-2011 《交流电气装置的接地设计规范》（7）GB50169-2006 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（8）GB50057-2010 《建筑物防雷设计规范》（9）J617-2004 《接地装置安装工程施工工艺标准》（10）国家电网公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》（11）国家电网公司《十八项电网重大反事故措施》除上述标准外，招标人还可以增添必要的技术标准或新颁发的技术规范、规程和标准。执行过程中应首先采用电力行业标准，在行业标准缺项时，可参考选用相应的国家和国际标准。当国家标准和行业标准相矛盾时，应按这些标准中最高要求条款执行。同类标准中应采用最新颁布的版本。 2 接地要求 a. 为降低投资及防止地网间的反击，风机与箱变距离约为15m，风机接地装置与箱变接地装置应连接成一个接地系统。本接地系统包括风机及箱变的工作接地、保护接地及防雷接地，其工频接地电阻值必须小于3.5Ω。 b. 根据《交流电气装置的接地》（DL/T621-1997）的要求，为使雷电流得到有效泄流，风机接地装置的冲击接地电阻不宜超过10Ω。 c. 施工完成后，需测量每台风机的接地电阻、接触电势和跨步电势。若接地电阻值达不到以上要求值，应采取人工扩网及增加接地极等措施，直至达到规定电阻值为止。 d. 施工完成后，需测量每台风机的接地电阻、接触电势和跨步电势。接地工程承包单位应保证20年内接地电阻均能满足要求。 3 风机及箱变接地网设计方案 a. 设计思路

陆地风电场防雷接地设计方案

陆地风电场防雷接地初步设计方案随着我国风电产业的迅速发展，风电总装机在全部发电装机中的比重越来越高。然而风电场利用小时数平均维持在1800小时左右，尚有一定的提升空间，所以降低风电场事故率，保证发电量，提高利用小时数是风电发展中的关键。风力发电机组是陆地上风电场建设投资最大的设备，占风电场总投资的60%左右。由于陆地上风力发电机组大多布置于空旷的地区甚至高海拔的山区，加之其构造特点，使其极易遭受雷击。一旦遭到雷击，雷击引起过电压将造成风机内部电气一次设备的击穿，电气二次设备元件的烧毁，更换受损部件的费用巨大，同时还将损失因事故造成的发电量。所以雷电危害是风电场安全运行、经济生产的严重威胁，为减小这一威胁，风电场防雷接地设计是关键。 1 陆地上风电场防雷接地的特点陆地上风电场占地面积大，所处地区基本为平原和山地，所以陆地上风力发电机组的安装位置基本暴露于雷击之中。而陆地上风力发电机组属高建筑，轮毂高度在100 m以上，叶尖高度可达150 m,所以极易遭受雷击。据统计，全世界每年都有1%～2%的风机叶片遭受雷击，而叶片材料多为复合材料，没有承受直接雷击的能力和传导雷电流的功能。雷电流必须通过风机本身的防雷引下装置流入风机平台下的接地系统，散流于大地。因此，良好的接地系统是保证雷击过程中风力发电机组安全运行的基本条件。根据相关规程要求，陆地上风力发电机组的接地系统包括风机和箱变的工作接地、系统接地、防雷接地和保护接地，其工频接地电阻值按风机制造商要求须小于4 Ω,冲击接地电阻须小于10 Ω。陆地上风电场场址通常接地条件较差，常规的接地方设计方案很难使风力发电机组的接地系统满足规程规范的要求。因此，陆地上风电场的防雷接地设计可考虑采用高效、可靠的接地降阻材料，以及优化的接地设计方案。 2 陆地上风电场防雷接地的设计思路陆地上风力发电机组接地可采用基础内部设置接地网与基础外部的风机平台接地网连接，即风力发电机组的内部接地网与风机平台接地网连接起均压的作用，而风机平台接地网中可设置垂直接地极，起疏散雷电流的作用。根据规程规范要求，最终连接在一起的接地网须满足接地电阻不大于4 Ω的要求。风力发电机组基础内部的接地网是以风力发电机组基础中心为圆心，根据不同基础大小设置半径不同的3圈环形水平接地体，材料可选用-60×6 mm的热镀锌扁钢。风力发电机组基础外部的风机平台接地网则是在基础内部的接地网的基础上，以风力发电机组基础中心为圆心，半径应大于风机基础，向外设置1圈环形水平接地体，最内圈环形水平接地体可敷设在风机混凝土基础外开挖的基坑

风电防雷接地

风电防雷接地 1 风机的防雷特点电闪雷鸣释放的巨大能量，会造成风机叶片爆裂、电气绝缘击穿、自动化控制和通信元件烧毁…… 1.1 一般雷击率在年均10雷电日地区，建筑物高度h与一般雷击率n的关系见表1。 1.2 环境风力发电特点是：风机分散安置在旷野，大型风机叶片高点（轮毂高度加风轮半径）达60～70 m，易受雷击；风力发电机组的电气绝缘低（发电机电压690 V、大量使用自动化控制和通信元件）。因此，就防雷来说，其环境远比常规发电机组的环境恶劣。 1.3 严重性风力发电机组是风电场的贵重设备，价格占风电工程投资60%以上。若其遭受雷击（特别是叶片和发电机贵重部件遭受雷击），除了损失修复期间应该发电所得之外，还要负担受损部件的拆装和更新的巨大费用。丹麦LM公司资料介绍：1994年，害损坏超过6%，修理费用估计至少1 500万克朗(当年丹麦装机540 MW，平均2.8万克朗/MW) 。按LM公司估计，世界每年有1%～2%的转轮叶片受到雷电袭击。叶片受雷击的损坏中，多数在叶尖是容易被修补的，但少数情况则要更换整个叶片。雷击风机常常引起机电系统的过电压，造成风机自动化控制和通信元件的烧毁、发电机击穿、电气设备损坏等事故。所以，雷害是威胁风机安全经济运行的严重问题。

2 叶片防雷研究雷击造成叶片损坏的机理是：雷电释放巨大能量，使叶片结构温度急剧升高，分解气体高温膨胀，压力上升造成爆裂破坏。美国瞬变特性研究院用人工电晕发生器，在全复合材料的叶片做雷击试验，高电压、长电弧冲击（3．5 MV，20 kA）加在无防雷设置的叶片上，结论是叶片必须加装防雷装置。 TACKE公司设计了玻璃钢防雷叶片（图1），叶片顶端铆装一个不锈钢叶尖，用铜丝网贴在叶片两面，将叶尖与叶根连为一导电体。铜丝网一方面可将叶尖的雷电引导至大地，也防止雷击叶片主体。丹麦LM公司于1994年获得叶片防雷的科研项目，由丹麦能源部资助，包括丹麦研究院雷电专家、风机生产厂、工业保险业、风电场和商业组织在内，目的在于调查研究雷电导致叶片损害，开发安全耐用的防雷叶片。研究人员在实验室进行一系列的仿真测试，电压达1．6 MV，电流到200 kA，进行雷电冲击，验证叶片结构能力和雷电安全性。研究表明：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。研究还表明：多数情况下被雷击的区域在叶尖背面（或称吸力面）。在研究的基础上，LM叶片防雷性能得到了发展，在叶尖装有接闪器（图2）捕捉雷电，再通过叶片内腔导引线使雷电导入大地，约束雷电，保护叶片，设计简单和耐用。如果接闪器或传导系统附件需要更换，只是机械性的改换。