風電機組綜合防雷

文 | 李天密，魯強（作者單位：四川中光防雷科技股份有限公司）

　　風電機組都設置在風力強大、雷電多發的海岸、丘陵、山脊等地區的制高點，并遠離其它高大物體，因此更易遭受雷擊。

　　風電機組由于其自身的特殊性，也出現了其它建筑物不曾有的防雷難點：

　　——風電機組是高度超過120m 的高大構筑物；

　　——風電機組的許多暴露部件，如葉片和機艙蓋往往由不能承受直擊雷或傳導直擊雷電流的復合材料制成；

　　——葉片和機艙是旋轉的（不利導流）；

　　——風電場中的風電機組往往位于接地條件不好的區域。

　　綜合防雷措施

　　從分析風電機組遭受雷擊事故呈現出來的現象來看，原因多種多樣：

　　1、我國地域遼闊，各風電場所處的地理位置不同，風電機組所處的雷電環境也千差萬別。即使是在同一個風電場，安裝在不同位置的風電機組遭受雷擊的概率也不相同。

　　2、在實際的設計施工中，往往是同一個防雷設計方案應用到不同雷電環境下的風電機組上。

　　3、由于沒有根據風電機組的實際情況選擇合適的SPD，沒有達到預期的電涌防護效果。

　　因此風電機組的雷電防護必須結合風電機組的特點、

　　風電場的實際情況進行全面的考慮，按照防直擊雷、防雷電電磁脈沖的方法設計一個綜合的防雷系統工程，風電機組綜合防雷系統包括如圖1 所示的六個方面。

　　一、直擊雷防護

　　風電機組易接閃的部位主要是葉片、機艙和其上的測風、測溫等設備以及塔身。本章重點要討論的是，如何從整體考慮的區域防雷來防止或減少風電機組遭受直擊雷。

　　區域防雷主要思想是：依據雷擊選擇性、雷擊電氣－幾何模型的理論以及“雙極接閃針”能減少被保護物雷擊幾率的特性，將整個風電場看做一個整體，在風電場適當位置設置數個獨立接閃針塔，機艙尾部上方安裝一只“雙極接閃針”。將風電場區域內強度大的雷電吸引到接閃針塔上，減少強度大的雷電擊中風電機組的概率。

　　根據雷擊選擇性，在一定區域內，在地面電場強度越大的地方，雷擊越易發生。通過架設的獨立接閃針塔與機艙尾部上方安裝的“雙極接閃針”相配合，在雷云接近機組時，獨立接閃針塔頂處的電場強度遠遠高于風電機組上的電場強度，這就達到讓雷擊發生在接閃針塔上的目的。

　　當然，這一方法中獨立針塔在風電場中架設的位置選擇非常關鍵，需要對風電場的自然條件及雷電活動規律進行調查，根據風電場的氣象、地理、風電機組布局和防護成本等實際情況來綜合考慮。圖2 為山區風電場接閃針塔布置示意圖。