风电机组的防雷和防雷标准

　　风电机组是不断旋转运动的机械，于是又出现了一个特殊问题——雷击的风险出现在旋转叶片上多处，并且不止一个叶片遭到雷击。原因是一次雷击包含有几个不连续的脉冲，即雷击的连续性，一次雷击的持续时间达到1s，这一时间足以使多个叶片暴露在雷电中（例如一个3 叶片的风电机组的旋转速度为20 r/min，那么每个叶片的运动速度就为120°/s）。
　　雷击叶片时，雷电流通过整个机组构筑物入地，包括桨距轴承、轮毂和主轴轴承、齿轮、发动机轴承、底座、偏航轴承和塔架。雷电流流经齿轮和轴承可使其损坏，特别是在滚轮和滚道之间以及齿轮与轮齿间有润滑层时，损坏更严重。
　　风电机组的防雷问题，可以理解为有成千上万高度超过100m 的高大建筑物，位于荒郊野地，很容易遭受雷击。这些构筑物内有复杂的电气和控制设备，外部用复合材料制成，还有长达60m 的旋转的叶片。过去各国的经验已经证明，位于雷电频发地区的风电机组，在它服务寿命期内，都会遭到数次雷击。因此，风电机组的防雷必须引起人们的注意。

　　3 IEC 61400技术标准概要
　　3.1 IEC 61400技术标准编制背景2006 年， 国际电工委员会（IEC）第81 委员会（TC81） 完成了系列标准IEC 62305 ：2006 Protection againstLightning，我国于2008 年将其等同采用为国家标准，即GB/T 21714—2008《雷电防护》。这时，IEC TC 88 第24 项目组提出以IEC 62305 ：2006 为主要参考文件，将IEC 61400 ：2002 由技术报告升级为技术标准。第24 项目组希望有更多的防雷专家与风电机组的制造商合作，将防雷专家咨询变为防雷专家参与完成防雷工作。虽然，风电机组的防雷还有一些未解决的难题（如叶片的有效防雷），但过去几十年的研究和经验证明，只要采取的措施得当，风电机组是可以防范雷电损坏的。
　　新的IEC 61400-24 注重将现存的IEC 62305 系列防雷标准、IEC 61000 系列EMC 标准、电机系统标准、电气系统标准兼顾，并考虑将叶片和最新的航空工业的研究成果和发布的标准SAE/EUROCAE 等应用到风电机组上，以达到保护电器和控制系统以及整个机组结构的目的。新的标准强调用试验证明防护系统设计的有效性，提出对叶片进行高电压大电流试验。高电压大电流试验最初用来进行飞机结构合格检验，现在许多叶片制造厂家已经用来检验叶片和风电机组雷电导流系统中的分离部件的导流和耐流能力。

　　3.2 新IEC 61400-24处理的主要题目
　　3.2.1 风电机组雷电环境定义
新IEC 61400-24 认为，IEC 62305-1定义的雷电流参数基本上也可用于风电机组的雷电防护系统设计以及防雷部件的选择和测试。