風電防雷接地－風力渦輪機的雷電和浪涌保護

　　人類對可再生能源的依賴越來越大。獲取的途徑主要有：風力發電、太陽能/光伏發電，以及利用沼氣或地熱發電。在我國，風力發電只占總發電的0.2％，根據規劃，在未來的10－20年間，我國的風力發電量會逐步上升到總發電量的2％以上。
　　我國的風力發電場建設會逐步從目前的陸地漸次轉向海洋，從雷電的世界分布情況來看，我國的雷電環境相對于歐洲嚴峻得多。歐洲的風力發電場遭受雷擊的現象比較普遍，損失也比較嚴重。我國的風力發電起步較晚，而雷電環境比歐洲惡劣的多，所以，針對風電設備的防雷重要性也比較突出，但由于較晚的起步，所以我們需要學習和探討的較多，在此，謹向大家學習探討。
　　雷擊的危害和防雷的必要性
　　風力發電一般需要高額的投資，而由于自然災害性天氣引起的停機損失一般讓風電設施的經營者無法承受。這種災害性天氣主要是雷雨天氣，以及由未釋放的雷雨云引起的感應。
　　風電設備基本上集中了低壓電氣（這里大多數690V以下）中所有在電氣、電子工程中能夠提供的裝置，如：箱變開關柜，馬達和驅動器、變頻器、總線系統及其傳感器和驅動器等。雷擊和電涌的引起的風險與設備高度的平方成正比，而風力渦輪機的葉片總高度達50－180米，因此遭受雷擊的風險極大，對該設備以及由此相關的后續設備進行全面的防雷擊防浪涌保護是十分必要的。
　　雷擊頻率
　　某地區每年的云地閃電的數量可從知名的等雷頻線（ isokeraunic level）中得到。
此外，還應考慮防雷裝置的空間尺寸。如果物體的高度大于60米，并暴露在雷擊的風險下，那么，除了云地閃電外，還存在地云閃電，即所謂的上行先導。這就造成了實際值比上述公式計算所得理論值要大。
地云閃電的發生，起始于高空的暴露物體, 雷電流的泄放強度一般都很大，因而這對轉子槳葉的保護和雷電流保護器的設計都提出了更高的要求。
 　　標準化保護措施
　　德國勞埃德 (Lloyd)準則是雷電保護概念設計的基礎。
　　德國保險協會（ GDV ）在其出版物 VdS 2010《風險導向的雷電和浪涌保護》 中建議，風力發電設備應實施二級以上的防雷保護，以滿足保護這些設施的最低要求。
　　在這一科技文獻中，更主要關注是如何實施防雷保護措施，尤其是對風電設備中的電氣和電子儀器，如何采取保護措施，防止電涌的干擾。
　　對轉子的槳葉和旋轉部件實施保護是十分復雜的，需要分別針對不同的生產商及其特定的產品類型，進行詳細地考察。
通過在沖擊電流實驗室進行的這些試驗，可驗證所選保護措施的有效性，并有助于優化“整體保護方案”。

　　防雷分區概念
　　防雷分區概念是在某一界定范圍內，為了創造一個特定的抗電磁干擾的環境 (抗EMC環境)所采取的結構性的措施。特定的抗EMC環境，是通過所使用電氣設備的抗電磁干擾的能力來衡量的如圖：
　　重要的是，要將從外部進入雷電保護區 LPZ0A 區的、起直接作用的雷電參數，通過屏蔽措施以及配置相應的浪涌保護裝置，盡可能地減小，以確保風電設備中的電力和電子系統能夠無干擾地正常運行。
　　屏蔽措施
　　機艙設計為一個自閉的金屬屏蔽。相對于外部，機艙內的電磁場得到了極大的衰減。機艙中以及可能存在于在操作間中的開關柜和控制柜，都應由金屬制成。與其相連接的電纜也應配備相應的外部連接和屏蔽，并具有雷電流承載能力。從抗干擾保護的角度出發，只有當屏蔽線的兩端都連接到等電位連接中，屏蔽電纜才能有效地隔離電磁干擾。屏蔽接觸必須為圓形連接端子，以避免不利的電磁干擾（EMC），不允許長的接線端子留存于設備側。