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风电知识 | 浅谈风力发电机组的雷电防护步伐

宣布时间：2025-02-10 14:04:43人气：
       本文在参考了大宗海内外防雷标准、文献的基础上，， ， ，，并团结大宗机组的现实防雷履历，， ， ，，整理并归纳了风力发电机组有用的防雷步伐。。。。。。。

1. 建设风力发电机组防雷系统的须要性

       现在，， ， ，，中国海内的大部分风电场漫衍于东北、华北和西北地区。。。。。。。近些年，， ， ，，随着风力发电手艺的成熟和市场需求的增添，， ， ，，越来越多的南方风电场已陆续建设起来。。。。。。。并且，， ， ，，南方地区的雷暴天气显着要多于北方地区，， ， ，，给风机制造商和风电场建设方带来极大的磨练。。。。。。。

下图为某机组遭雷击损坏的实例。。。。。。。

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风力发电机组相对都会通俗建（构）筑物有差别的防雷特征，， ， ，，详细如下：
——风力发电机组是比周围物体要高峻修建物。。。。。。。
——风力发电机组经常装置在很是容易受到雷击的园地。。。。。。。
——风力发电机组的许多袒露部件，， ， ，，如叶片和机舱罩往往由不可遭受直击雷的复合质料制成。。。。。。。　
—— 叶片、轮毂、发电机与机舱是相对旋转的，， ， ，，倒运传导雷电流。。。。。。。
——雷电流将通过风力发电机组的金属结构传导到大地，， ， ，，因此，， ， ，，现实上大部分雷电流将流经或靠近所有的机组部件。。。。。。。
——风电场的土壤电阻率通常较量高，， ， ，，接地条件欠好。。。。。。。
——风力发电机组都设置在风大的地区，， ， ，，例如海岸、丘陵、山脊，， ， ，，而这些地区正是雷电多发区。。。。。。。通常风力发电机组设置在高于周围地区的制高点，， ， ，，并且远离其它高峻物体，， ， ，，因此它越发能吸引雷电。。。。。。。别的，， ， ，，设置在丘陵和山脊的风力发电机组的接地，， ， ，，这些地区的土壤导电性能相对较差。。。。。。。

2. 风力发电机组的通用防雷步伐
       风力发电机组的防雷系统包括了从叶片至基础的各个环节，， ， ，，并且每个环节都不可或缺。。。。。。。依据IEC61400-24(2010) 《风力发电机组- 第24 部分: 雷电防护》等相关标准，， ， ，，风力发电机组的防雷步伐主要有以下几个方面。。。。。。。
 
2.1 叶片接闪器及引下线　
       叶片接闪器应位于叶片外貌，， ， ，，能截收绝大部分的雷击。。。。。。。叶片接闪器系统的设计凭证严酷的检测和试验来确定。。。。。。。接闪器数目凭证2010 版GL 规范相关要求举行设计。。。。。。。

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       引下线应恒久可靠毗连，， ， ，，并能遭受雷电流爆发的电、热、电动力的团结攻击。。。。。。。引下线应在举行模拟雷击试验以前就装置在叶片上，， ， ，，应与叶片一起举行耐受机械应力的实验。。。。。。。
 
2.2 轮毂
       轮毂金属结构自己具有优异的电磁屏障效果，， ， ，，其雷电防护只需接纳等电位毗连。。。。。。。对延伸到轮毂外部（除去叶片根部或机舱）的电气和控制系统回路应接纳雷电防护步伐。。。。。。。

2.3 机舱
       金属机舱结构自然成为雷电防护系统的一部分，， ， ，， 应能承载IEC62305-1 所划定雷电防护品级的雷电流。。。。。。。金属机舱外罩和金属结构（如机舱底座）应与引下线毗连。。。。。。。
       非金属机舱外罩（如玻璃钢外罩）应增设足够大截面网格条的金属网格。。。。。。。

2.4 塔筒
       金属塔筒各段落之间应有优异的电气毗连。。。。。。。各段落之间除了自然的结构毗连以外还应有多条直接的电气毗连。。。。。。。金属塔筒可作为优异的自然引下线，， ， ，，各段端部和底座环应引出接地端子。。。。。。。

2.5 轴承和齿轮箱

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       轴承应证实能在整个效劳时代耐受可能流过多次雷电流，， ， ，，不然应接纳降低雷电流流过轴承的保唬�；；；；げ椒ァ！！�。。。。对处于雷电流通道的轴承齿轮、轴承与连轴器应接纳旁路分流和阻断隔离相团结的方法。。。。。。。通向发电机的连轴器应接纳绝缘隔离，， ， ，，提供所需的绝缘以保唬�；；；；し⒌缁庠饫椎缌髑秩敕⒌缁帷！！�。。。。
       阻断隔离是指在轴承或齿轮箱以及其它高速轴到机舱底板的电流通道中插入绝缘层。。。。。。。下图为镌汰轴承雷电流步伐的示意图。。。。。。。齿轮箱和发电机通过机械底座的毗连螺栓与接地装置应坚持优异的毗连。。。。。。。如齿轮箱或发电机用柔性阻尼元件与机械底座毗连，， ， ，，则所有阻尼元件应接纳有足够截面积的扁铜带跨接。。。。。。。

2.6 接地装置
       风力发电机组接地装置可使用

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       塔筒的钢筋混凝土基础作为共用接地装置，， ， ，，除应知足以下四个基本要求以外，， ， ，，还要切合雷电防护的要求，， ， ，，能将高频和高能量的雷电流清静指导入地。。。。。。。其工频接地电阻宜小于4Ω。。。。。。。在高土壤电阻率地区，， ， ，，应接纳步伐降低接地电阻。。。。。。。本机组的接地装置应与若干其它机组和风电场的接地装置相连。。。。。。。

四个基本要求是：
a) 接地故障泛起时，， ， ，，爆发跨步电压和接触电压，， ， ，，需确保人身清静；；；；；；
b) 避免接地故障引起装备的损坏；；；；；；
c) 接地故障时接地装置耐受热、电动力；；；；；；
d) 具有恒久的机械强度和耐侵蚀性。。。。。。。
 
 
2.7 电气系统防雷
2.7.1 风力发电机组中电涌保唬�；；；；て鞯睦嘈汀！！�。。。。风力发电机组内部系统接纳的电涌保唬�；；；；て鳎虺芐PD）产品的类型：
a) 低压电源系统用SPD：用于对低压电源系统中的电气部件的保唬�；；；；ぃ�， ， ，，产品应切合GB 18802.1；；；；；；
b) 控制与信息系统用SPD：用于对控制和丈量、信号回路的保唬�；；；；ぃ�， ， ，，产品应切合GB/T 18802.21；；；；；；　
c) 低压主电力电气系统用SPD：用于对风力发电机、变频器及有关部件的保唬�；；；；ぁ！！�。。。。

2.7.2 风力发电机组中电涌保唬�；；；；て鞯淖爸梦恢谩！！�。。。。凭证风力发电机组电气电子系统框图和防雷区（简称LPZ）划分原则，， ， ，，应在如下位置装置SPD：
a) 在每个LPZ 的线路入口处装置SPD：
在LPZ0B 进入LPZ1 区处：应选用用Iimp 测试的SPD（Ⅰ类试验），， ， ，，装置在离LPZ1 界线尽可能近的地方；；；；；；在LPZ1 进入LPZ2 区或更高区处：应选用用In 测试的SPD（Ⅱ类试验），， ， ，，装置在离LPZ2 界线或更高区尽可能近的地方。。。。。。。
b) 在部分电气装备端部装置SPD：
很是敏感的装备，， ， ，，与LPZ 入口处SPD 距离太远的装备，， ， ，，内部滋扰源爆发的电磁场有威胁的装备。。。。。。。下图显示了双馈式风力发电机主电力电气回路和低压电源回路中电涌保唬�；；；；て髯爸梦恢美！！�。。。。

3. 永磁直驱风力发电机组防雷步伐
       永磁直驱风力发电机组的防雷步伐除跟上述的风力发电机组通用步伐相同外，， ， ，，还应具有以下防护步伐。。。。。。。
 
3.1风力发电机组的雷电保唬�；；；；は低�
3.1.1 永磁直驱机组防雷接地设计依据。。。。。。。永磁直驱机组防雷接地参照以下标准设计。。。。。。。
GB 50057-94（2010）　修建物防雷设计规范
IEC 61400-24-2010 　风力发电机组- 第24 部分: 雷电防护
IEC 62305-1 -2006　雷电防护- 第1 部分：总则
IEC 62305-3 -2006　雷电防护- 第3 部分：修建物的实体损害和生命危险
IEC 62305-4 -2006　雷电防护- 第4 部分：修建物内电气和电子系统
GL（2010）　风力发电机组认证指南（2010）

       思量机组的结构特点，， ， ，，从其自身价值及遭受雷击后可能爆发的直接和间接损失，， ， ，，团结外洋对机组防雷品级的划分，， ， ，，风力发电机组参照最严酷品级举行防雷，， ， ，，并顺应与所有的雷暴区域。。。。。。。依据IEC 62305.1—2006《雷电防护 第1 部分：总则》第八章的划定，， ， ，，接纳雷电防护水平雷电防护品级Ⅰ的防护标准举行保唬�；；；；ぁ！！�。。。。
 
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3.1.2 综合防雷系统。。。。。。。风力发电机组的防雷保唬�；；；；な歉鲎酆系姆览紫低场！！�。。。。包括外部、内部防雷系统，， ， ，，针对差别防雷区域接纳有用的防护手段，， ， ，，主要包括雷电截收和传导系统、过电压保唬�；；；；ず偷鹊缥慌⒌缈叵低撤览椎炔椒ィ�， ， ，，这些防护步伐都充分思量了雷电的特点，， ， ，，实践证实这一要领简朴而有用。。。。。。。防雷系统的组私见下图6 所示。。。。。。。

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3.2 机舱顶部接闪器的设计
       机舱的顶部，， ， ，，设置有风向标、风速仪。。。。。。。为了镌汰因侧击雷造成风向标、风速仪和机舱内装备的损坏，， ， ，，应在机舱顶部装设接闪器，， ， ，，保唬�；；；；し缦虮辍⒎缢僖呛突漳诘淖氨浮！！�。。。。

3.3 等电位毗连
       等电位毗连是风力发电机组防雷事情的焦点，， ， ，，是包管雷电流通路流通的要害。。。。。。。

       为了减小各金属装备之间的电位差，， ， ，，对机组的所有外露金属部分，， ， ，，接纳等电位毗连步伐。。。。。。。轮毂、机舱、塔筒内建设等电位毗连网络，， ， ，，内部主要金属构建、金属管道以及线路屏障均应接纳等电位毗连。。。。。。。设置等电位母排。。。。。。。延伸到机舱、塔筒外部的电气和控制系统电路应布设在金属管道内, 金属管道应与引下线系统相连，， ， ，，电气和控制系统电路应接纳过电压保唬�；；；；げ椒ァ！！�。。。。

3.4 沿海及海上的机组防雷步伐
       针对海上的盐雾情形，， ， ，，对防雷、接地装置的金属结构件做须要的防腐处置惩罚，， ， ，，并且对电缆芯及接线端子做防腐处置惩罚，， ， ，，所有的电涌保唬�；；；；て骶ü寡挝硎匝椤！！�。。。。

3.5 增强对防雷与接地装置的检查与维护
       风力发电机组的设计寿命至少为20 年，， ， ，，为包管机组的防雷系统正常事情，， ， ，，要按期对防雷与接地装置举行检查，， ， ，，主要检查的工具有：各电控柜内电涌保唬�；；；；て鳌⒏髁悴考白氨讣涞牡鹊缥慌枷摺⒒榈慕拥氐缱柚档取！！�。。。。

4.小结
       “预防胜于治理”是对防雷事情最好的诠释，， ， ，，纵然较量完善的防雷系统已经建设，， ， ，，照旧不可够完全抵御雷击的危害。。。。。。。以是，， ， ，，在风力发电机组普遍接纳有用的防雷保唬�；；；；な忠盏耐保�， ， ，， 为了只管镌汰风力发电机组遭受雷击的危险，， ， ，， 建议在风机装置之前，， ， ，，即举行风电场的妄想设计及微观选址时，， ， ，，将风机的防雷作为影响因素之一加以思量，， ， ，，从而确保风力发电机组清静有用的运行。。。。。。。
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