风电机组的防雷保护

　　b. 有叶尖阻尼器的叶片防雷结构（见图3）对于有叶尖阻尼器的叶片，通常是在叶尖部分的玻璃纤维中预置金属导体作为接闪器，通过由碳纤维材料制成的阻尼器轴与用于启动叶尖阻尼器的钢丝（启动钢丝与轮毂共地）相连接。这样的结构通过了 200 kA 的冲击电流实验，叶片没有任何损伤。可以预见，这样的叶片遭受雷击的概率要比绝缘材料制成的叶片高，但只要满足下列条件就不会造成很大损伤：一是雷击点处的电弧灼烧不产生严重的破坏；二是雷电流可以安全地通过导电构件导入地下。
这就要求导电构件需要有足够的强度和横截面积。
　　5.2 机舱的防雷保护
　　如果叶片采取了防雷保护措施，也就相当于对机舱实现了直击雷保护，虽然如此，也需要考虑在机舱首尾端加装避雷针保护，防止雷电发生绕击和侧击时，穿透机舱。
　　机舱内部全部采用等电位连接，以保护人身不会受到接触电压的危害。风电机组的机舱罩一般采用非导电材料制成，应考虑在机舱表面内布置金属带或者金属网，由金属带或金属网构成一个法拉第笼，兼作屏蔽和接闪器之用，起到防雷保护作用。网孔宜为30cm×30cm，钢丝直径不宜小于2.5mm。
　　必要情况下，需通过屏蔽计算，加大金属网格的密度和铁丝的直径。初步估算，对于0.25/100μs 的雷电流，应不小于40db，各网格连接处应焊接以保证电气连接。
　　如果机舱外壳用钢板制成，作为承受直击雷的载体，按照GB50057-94 的要求，钢板厚度必须大于4mm。同时，将机舱与低速轴承和发电机机座相连接，就可以实现很好的安全保护和电屏蔽。提供电气连接的导体应尽量短。
　　5.3 风向仪传感器的防雷保护
风向仪传感器暴露在机舱外面，工作环境恶劣，且高于机舱主体，因此直接受雷击的可能性较大。要重点做防雷设计，专设一避雷针，高度随风向仪传感器的高度不同而定，具体参考防雷设计规范GB50057-94。风向仪传感器的防雷装置分别用不小于16mm2 的铜芯电缆连接到机舱内等电位母线上。
　　5.4 轴承的防雷保护
　　一般情况下，雷击叶片时产生的大部分雷电流都将通过低速主轴承导入塔筒。这比雷电流沿着主轴流向风电机组的发电机要好得多。通过轴承传导的强大雷电流通常会在轴承接触面上造成灼蚀斑点，但由于轴承的尺寸较大使得雷电流密度较小，所以雷击损伤还不至于立刻对风电机组运行造成影响，但能够引起噪声、振动和增大机械摩擦等，从而导致缩短轴承的使用寿命。
　　有些轴承具有绝缘垫层，雷电流通过滑环导入塔筒。
这种措施可降低轴承所受损伤的程度，但要消除轴承的潜在问题还是非常困难的，主要原因是与轴承平行的滑环往往只能承载小部分雷电流，而大部分雷电流的流通还需轴承来完成。对偏航轴承也应有类似措施。一般来说，偏航轴承的周边为雷电流提供了一个良好的导电通道。如果出于设计的原因偏航轴承不能导电时，则必须为其建立雷电流通路。
　　5.5 机舱内各部件的防雷保护
　　钢架机舱底盘为机舱内的各部件提供了基本保护，机舱内的各部件通过连接螺栓到机舱底 座的金属支撑架上，任何铰链连接应采用尽可能宽的柔性铜带跨接。在机舱内，不与底盘连接的所有部件都 与接地电缆相连。
　　齿轮箱和发电机间的连接采用柔性绝缘连结，接地导线连接到机舱底盘的等电位体上，防止雷电流通过 齿轮箱流经发电机和发电机轴承。
　　机舱底盘通过偏航环的螺栓可靠地接到塔筒壁上。如果采用柔性阻尼元件，则要用扁铜带跨接。
　　5.6 电气控制系统的防雷保护
　　风电机组电控系统的控制元件分别在机舱电气柜和塔底电控柜中。由于电控系统易受到雷电感应过电压的损害。
因此电控系统的防雷击的保护一般采用如下措施。