风电机组综合防雷

文 | 李天密，鲁强（作者单位：四川中光防雷科技股份有限公司）

　　风电机组都设置在风力强大、雷电多发的海岸、丘陵、山脊等地区的制高点，并远离其它高大物体，因此更易遭受雷击。

　　风电机组由于其自身的特殊性，也出现了其它建筑物不曾有的防雷难点：

　　——风电机组是高度超过120m 的高大构筑物；

　　——风电机组的许多暴露部件，如叶片和机舱盖往往由不能承受直击雷或传导直击雷电流的复合材料制成；

　　——叶片和机舱是旋转的（不利导流）；

　　——风电场中的风电机组往往位于接地条件不好的区域。

　　综合防雷措施

　　从分析风电机组遭受雷击事故呈现出来的现象来看，原因多种多样：

　　1、我国地域辽阔，各风电场所处的地理位置不同，风电机组所处的雷电环境也千差万别。即使是在同一个风电场，安装在不同位置的风电机组遭受雷击的概率也不相同。

　　2、在实际的设计施工中，往往是同一个防雷设计方案应用到不同雷电环境下的风电机组上。

　　3、由于没有根据风电机组的实际情况选择合适的SPD，没有达到预期的电涌防护效果。

　　因此风电机组的雷电防护必须结合风电机组的特点、

　　风电场的实际情况进行全面的考虑，按照防直击雷、防雷电电磁脉冲的方法设计一个综合的防雷系统工程，风电机组综合防雷系统包括如图1 所示的六个方面。

　　一、直击雷防护

　　风电机组易接闪的部位主要是叶片、机舱和其上的测风、测温等设备以及塔身。本章重点要讨论的是，如何从整体考虑的区域防雷来防止或减少风电机组遭受直击雷。

　　区域防雷主要思想是：依据雷击选择性、雷击电气－几何模型的理论以及“双极接闪针”能减少被保护物雷击几率的特性，将整个风电场看做一个整体，在风电场适当位置设置数个独立接闪针塔，机舱尾部上方安装一只“双极接闪针”。将风电场区域内强度大的雷电吸引到接闪针塔上，减少强度大的雷电击中风电机组的概率。

　　根据雷击选择性，在一定区域内，在地面电场强度越大的地方，雷击越易发生。通过架设的独立接闪针塔与机舱尾部上方安装的“双极接闪针”相配合，在雷云接近机组时，独立接闪针塔顶处的电场强度远远高于风电机组上的电场强度，这就达到让雷击发生在接闪针塔上的目的。

　　当然，这一方法中独立针塔在风电场中架设的位置选择非常关键，需要对风电场的自然条件及雷电活动规律进行调查，根据风电场的气象、地理、风电机组布局和防护成本等实际情况来综合考虑。图2 为山区风电场接闪针塔布置示意图。