风电系统的防雷保护措施

风电系统的防雷保护措施

发表时间：2016-12-16T11:47:31.317Z 来源：《北方建筑》2016年11月第32期作者：刘涛

[导读] 本文就从而风电产业的发展概况以及风力发电的特点出发，分析了风电系统的防雷措施。

国华（通辽）风电有限公司内蒙古通辽 028000

摘要：随着科学技术的发展，风能已经不断的被应用到电力行业当中，风电机组的单机容量以及风电场的规模也就不断的扩大，其整体运行的安全性和效率也逐渐的被重视起来。雷击是影响疯癫系统正常安全运行的主要因素之一，因此要做好风电机组的防雷措施。本文就从而风电产业的发展概况以及风力发电的特点出发，分析了风电系统的防雷措施。

关键词：风电机组；综合性防雷；保护措施

1 风电产业发展概述

随着经济的发展，我国能源资源日渐匮乏，相关的研究人员陆续的开始研究新型的情节可再生能源，其中风能是重点开发对象之一，因此风电产业成为了我国经济发展中非常重要的一个部分。当前我国的风力发电技术日趋成熟，其与太阳能技术已然成为了我国新能源技术当中最成熟的，器发展具有规模化的趋势。风能与其他的能源相比较具有可持续再生、就地可去以及分布非常广泛等特点，被广泛的应用于各个国家当中，尤其是温室效应愈加严重的今天，其重要性不言而喻。在我国的整个电力结构当中，风力发电占有的比例非常的少，因此具有非常广阔的发展空间。在风里系统运行当中影响其发电效益的因素非常中，其中最突出的就是风电机组，该机组是风电系统当中最核心的部分，其防护工作是否得当直接影响着整个系统的总发电容量。通过分析众多风电系统运行安全事故发现，雷击造成的安全事故在总数量当中占有非常大的比例，这主要是由于风电场通常处于地域较为辽阔的地方，其遭受雷击的概率相较于其他地方来说更高，并且雷击的破坏力和随机性都非常的大，在风险系统运行的过程当中非常的容易遭受到雷击的损害，因此进行风电系统的防雷措施对于风电系统来说有着非常重要的作用。

2 风力发电的特点

2.1 可再生的洁净能源

风力发电作为一种可再生的清洁能源，在应用的过程中不会对周围的环境造成任何的影响和伤害，与活力发电来说，应用风力发电能够更好的把保护周围的生态和自然的环境。

2.2 建设周期短

与建设其他类型的发电场相比，风力发电场的建设周期相对较短，其建设周期通常都不会超过一年。

2.3 装机规模灵活

风力发电还具有装机规模灵活的特点，主要表现为在进行装机配置的过程中，企业可根据自身的经济实力来进行有选择性的装机工作，可以装一台就投产一台。

2.4 可靠性高

把现代高科技应用于风力发电机组使其发电可靠性大大提高，中、大型风力发电机组可靠性从80年代的50%提高到了98%，高于火力发电且机组寿命可达20年。

2.5 造价低

从国外建成的风电场看，单位千瓦造价和单位千瓦时电价都低于火力发电，和常规能源发电相比具有竞争力。我国由于中大型风力发电机组全部从国外引进，造价和电价相对比火力发电高，但随着大中型风力发电机组实现国产化、产业化，在不久的将来风力发电的造价和电价都将低于火力发电。

2.6 运行维护简单

现代中大型风力发电机的自动化水平很高，完全可以在无人职守的情况下正常工作，只需定期进行必要的维护，不存在火力发电的大修问题。

2.7 实际占地面积小

发电机组与监控、变电等建筑仅占火电厂1%的土地，其余场地仍可供农、牧、渔使用。

2.8 发电方式多样化

风力发电既可并网运行，也可以和其他能源如柴油发电、太阳能发电、水利发电机组形成互补系统，还可以独立运行，因此对于解决边远地区的用电问题提供了现实可行性。

2.9 单机容量小

由于风能密度低决定了单台风力发电机组容量不可能很大，与现在的火力发电机组和核电机组无法相比。另外风况是不稳定的，有时无风有时又有破坏性的大风，这都是风力发电必须解决的实际问题。

3 风电机组的防雷措施

随着经济的发展，人们的用电需求量不断的增加，因此为了将其总装机容量增强，我国的风电机组的单机容量不断的增加，其叶轮的直径以及轮毂的高度也随着增大，但是遭到雷击的概率也就更大。电流在机组遭受雷击的时候通过机组传递至地面，但是通常风电机组所处的位置都在风力较大以及高度较高的地区，其高度和风力都大于其他的地区，所以提让的电阻率都相对较高，雷电；流的传递性能也就相对降低，在产生雷电的时候就非常的容易受到侧击雷、感应雷以及直击雷的袭击。因此对风电系统进行防雷措施是非常有必要的。

通常风电系统的防雷工程都是综合性非常强的，其对专业技能的要求也相对较高，防雷设计是否合理科学直接决定着在雷电的天气下风机是否能够正常安全的运行。

3.1 直击雷的防护

风电机组直击雷的防护主要是对风机叶片进行防雷的保护。在现阶段，依旧采用了富兰克林方法，利用叶片自身高度使得雷云下的电

场出现畸变，将其雷电吸引，进而使得保护。这就要求叶片制造及其材料的质量，叶片必须能够承受住较大的电流，并且在叶片上添加了导电性能良好、自重轻，类似碳纤维的材料，单独链接线将其叶片与搭身连接在一起，为雷电流泄放提供良好的通道。

在做好叶片防雷的时候，应需考虑机舱防雷的措施。结合相关的原理要求，对叶片采取防雷保护的措施，实现对机舱直击雷的防护。但是，还需在机舱的尾部设立相关的避雷针，与机架进行紧密的连接。对由非导电材料制成的机舱中的控制信号等敏感的线路部分，应做好屏蔽措施，屏蔽层的两端需要与设备的外壳进行连接，避免形成环路的现象。除此之外，在机舱表面可布置金属带或金属网，实现与机架的连接，进而保护工作人员的操作安全。装设这种带状保护、附加的防护措施，以及位于机舱前部的避雷针等，在绝缘叶片情况下是十分重要。若是机舱是由金属制造的，需要把机舱与低速轴承和发电机机座进行连接，进而有效的实现安全保护、电屏蔽的作用。

3.2 电磁屏蔽

电气元件被雷电击中是非常严重的一种雷击现象，这种现象也就是指电气的线路直接遭受到雷电的袭击，从而对风电系统造成非常大的一种伤害的情况。在对其进行防雷工程施工的过程中，要保证系统的传感器以及接线不会受到雷电的袭击，可以通过设置避雷针或者是采取合理的布线方式来保护传感器和接线，同时还要在系统的气象仪上面安装避雷针，避免其受到雷电的袭击。在系统当中用作风速和风向仪的支撑杆也就是风电机组机舱尾部的避雷针，这样能够有效的保护风速和风向仪。在进行防雷工程施工的过程中要沿着金属构件来布置系统仪器的信号线路，从而保证其运行的安全。

要严格的按照防雷电的区域来对机组机舱内的进出线进行划分，并且要在对雷电风险进行了评估之后，在评估结果的基础上进行防雷施工设计，同时在确定防雷电等级的时候也要根据建筑物的信息系统及其使用功能和性质来进行。通常第一级采用的电涌保护器要使用开关型的，而第二级和第三级的电涌保护器要采用限压型的，并且其各项参数都要符合相关的规范要求，也就是说要针对不同的等级来选择合适的电泳保护器，并且要保证其参数的规范性。

在对系统的计算机系统、继电保护系统以及励磁系统等进行防雷保护措施的时候要安装过电压保护装置。

3.3 接地系统

机电机组要想在雷电天气下安全正常的运行就要安装接地系统。通常区域内的风电场都是布置在地域辽阔的戈壁上面的，其土壤的电阻率都相对较高，若是按照传统的接地系统设计方式来进行设计，根本不能够满足机组正常安全运行的要求，因此要在设计的过程中，在风电机组的周围事先设置一片小型的地网，并且将所有的地网都连接起来，从而将整个风电场的电阻降低，同时还要在机组接地网之间设置金属导体，降低风电场在遭受雷击时的地电位，从而降低雷电对变压器高低压绕组间的绝缘以及电缆绝缘的损害。

4 结束语：

随着经济的发展，风电产业会不断的得到发展，风电系统的性能以及运行效率也会得到有效的提升，所以防雷保护工作会逐渐的受到应有的重视。

参考文献：

[1]洪华芳. 周歧斌. 边晓燕. 风力发电机叶片的雷击损伤与雷电保护[J]. 华东电力, 2009, 37(10):1778-1781.

[2]刘玉龙. 风电机组过电压保护与防雷接地设计[J]. 黑龙江科技信息, 2015(36):16-16.

[3]李显强. 王建国. 王宇.等. 风电场电缆集电系统雷电暂态数值计算[J]. 高电压技术, 2015, 41(5):1566-1573.

[4]Graaf A A V D. Autotrophic growth of anaerobic ammonium-oxidizing micro-organisms in a fluidized bed reactor[J]. Microbiology, 1996, 142(8):2187-2196.