兆瓦級雙饋式變速恒頻變漿風力發電機組雷電防護探討

　　將齒輪箱外殼、發電機外殼、機艙柜外殼用接地線與機架連接。
　　（2）輪轂變漿控制柜等電位連接：
　　將軸控箱、UPS電池箱金屬外殼與金屬輪轂連接。
　　3）塔筒底部等電位連接：
　　將并網變流器金屬外殼、塔基柜外殼與塔底基礎環作等電位連接。
　　4）將風力發電機組所有線纜的屏蔽層作兩點接地處理。
　　2.4 接地裝置
　　利用塔筒基礎內部的鋼筋作為風機的防雷接地裝置，當接地裝置接地電阻不符合要求時，另外敷設人工地網并與塔筒基礎鋼筋相連接。其中塔內接地環是由布置在塔筒內部的熱鍍鋅扁鋼連接而成的，扁鋼的尺寸為4×40mm，露出地面高度為 100mm。接地環與塔基防雷基礎的的預留接地扁鋼 3點連接，連接點應均勻分布。
　　塔內接地環連接了以下電纜：
　　一條機架接地電纜，截面積為 240mm2
　　 一條變頻器接地電纜，截面積為 240mm2，長度為 2m。
　　一條變壓器接地電纜，截面積為 35mm2，長度為 3.5m。
　　一條塔基柜接地電纜，截面積 35mm2，長度為 3.5m。
　　二條塔筒第一平臺接地電纜，截面積 95mm2，長度為 1.5m。
　　三條基礎環接地電纜：95mm2 接地電纜，長度為 1m。

　　3 風力發電機組防雷問題探討
　　3.1 機架作為等電位（機艙柜、發電機與機架絕緣）
　　目前，發電機制造商配套的彈性支撐墊與機架為絕緣狀態，齒輪箱與發電機的彈性聯軸器也為絕緣連接。雷電流沿葉尖接閃后經過葉片防雷引下線經過主軸防雷碳刷后將雷電流引至機架上。機架雷電流沿偏航處的防雷碳刷將雷電流引至塔筒然后進入接地裝置，另一路則由機架主接地線直接接入風機接地裝置。
　　質疑：參照IEC風機防雷標準，風機供應商都會把機架作為一個等電位平臺，如直擊雷雷電流的接地、氣象桅桿的直擊雷接地、機艙罩金屬屏蔽網的屏蔽接地、滑環系統的防雷接地、屏蔽線路的屏蔽層接地、機艙柜的感應雷接地、發電機的轉子防雷器接地、發電機的外殼接地、齒輪箱的外殼接地等都是接在機架這個平臺上。這樣當風力發電機組的葉尖、或氣象桅桿等接閃時，就有雷電流沿葉片引下線將雷電流引入機架，由于感應雷的接地也接在機架上，這就造成了直擊雷電流對電氣系統的入侵，造成設備損壞。同理發電機轉子的防雷器也是與機架連接在一起，也會對發電機轉子造成反擊。在輪轂內部的變漿控制系統，外殼
　　也是與輪轂直接連接，當有雷電時，雷電流會對變漿控制系統的設備造成損壞。
　　解決方案：為了避免直擊雷電流對弱電系統的沖擊，在機架平臺上敷設50×3的匯流銅排，銅排與機架之間用絕緣子作支持，所有的防雷器接地線、金屬外殼接地與匯流銅排作接地及等電位連接，然后用240mm2電纜線接至塔筒底部，在塔筒底部另設一匯流銅排供塔基柜、并網變流柜的防雷器接地及金屬外殼接地，然后將此匯流銅排用240mm2接地線接至塔筒外部的防雷器接地網上；在防雷器接地網與塔筒基礎接地網之間用1個100kA通流容量的等電位器連接。
　　3.2風力發電機組的防雷效果的檢驗（人工引雷）
　　目前國內的風機都沒有經過雷電實驗的測試和檢驗風機的整體防雷效果如何。當風機遭受雷擊后造成的設備損失和停機損失是非常龐大的。建議對風機的防雷檢驗采用人工引雷的方式對風機的實際抗雷擊能力進行檢驗 ，對風機的防雷效果和設計方案進行整改和完善。從而降低由于雷擊對風機的電氣損失和停機損失。
　　3.3發電機定子及轉子防雷器目前的問題
　　峰值電壓高易引起防雷器頻繁動作，嚴重情況下，會引起防雷箱起火；放電間隙動作電壓選值過低會引起，工頻續流，降低定子及轉子發電量。針對風力發電機的特殊性，對安裝于定子及轉子處的防雷器件提出了更為嚴格的要求。既滿足防雷的需求，又能很好的保障防雷器自身的安全性與穩定性。
　　4 結束語
　　由于風力發電機組結構復雜電氣控制系統運行環境惡劣，且運轉部件多（如偏航系統、變漿系統）造成實施防雷難度大。