浅谈风力发电风机防雷技术

陈涛

摘要：随着风力资源被越来越多的研究者开发利用，不少地区风力发电设备的数量越来越多，对于风能的探索也越来越深入。气象台多年的数据资料显示，在雨季时有不少地区的风力发电机组极其容易遭受雷击。为进一步探究风力发电风机遭受雷击的主要原因，提升风力发电风机防雷技术，本文先对风力发电风机的结构进行简要的分析，并根据目前风力发电机组的特点提出切实可行的防雷措施，希望可以进一步提升我国的风力发电风机的防雷技术。

关键词：风力发电;风机防雷;技术探析

前言

进入新世纪以来，我国的国民经济正在稳步增长。随着经济规模的不断扩大，社会生产生活对于能源的需求量逐步增加。近几年，环境污染问题日益突出，清洁能源也已经被越来越多的人所关注。风能作为一项清洁能源，我国对于风能的开发利用已经变得越来越成熟，风力发电技术也在逐步的提升，风力发电风机组的规模正在逐步扩大，风机在雷雨天气时极其容易遭受雷击，不仅会使设备造成损坏，也影响着风力发电的正常进行。

一、雷电对风力发电风机的重要影响

风力发电风机遭受雷击的概率与风机的位置和风机安放的环境有很大的关系，通常来说，风力发电风机安放在地势较为开阔的平原与安置在山顶相比，这两者遭受雷击的概率大不相同。风机的高度本身较高，在雷雨天气当中，过高的风机就十分容易遭受雷击，根据气象台的数据资料，我们可以了解到，我国风机遭受雷击发生损坏的比率与国外相比数量较少，但是风力发电风机遭受雷击的比率相对来说并不算小。大多数的风力发电厂的气候条件和地质状况不算良好，发生雷击的几率与与前几年相比有所减少，且雷击对发电技术的影响较大，轻则损伤风机叶片，重则损坏整个风机。有时风力发电风机在遭受雷击之后，内部的电器元件也被损坏，进而影响整个风力发电工序的稳定进行，有时也会造成风机内熔丝熔断，进而影响风机的正常使用。

二、风力发电风机防雷击的措施分析

2.1设置风机防雷分区

根据相关标准的规定，按照风机在遭受雷击后的不同特点，我们可以将防雷区域划分为这几个部分：LPZOA、LPZ1、LPZOB、LPZ2。在这几个区域中，LPZOA内遭受雷击的可能性最大，也就是说，雷电对这一部分的影响最大。LPZOB受雷电的影响最小，这个区域几乎不会受到雷击。LPZ1区域内也几乎不太可能受到雷击，雷電对其的直接影响也不太大。LPZ2这一部分是处于内部的弱电设备。通过设置风机防雷分区，我们可以对不同部分制定不同的应对措施。

2.2容易遭受雷击区域的防雷措施

根据设置的风机防雷分区，我们了解到，LPZO部分是最容易受到雷击的部分，且该区域的雷电流较大，相关工作人员在进行防雷设计规划时应该重点关注。为了进一步减小雷电流对这一区域 的影响，可以在风机上装设一些导电材料，将雷电流及时的导出去，还可以借助连接塔身的线缆，实现雷电流的转移。除此之外，相关的工作人员可以充分借鉴富兰克林避雷的相关原理，把叶片作为引雷电的部分，将其他的元件或设备保护起来，这样只要提高叶片抗雷击的性能就可以实现防雷的目标。

2.3可以采用等电位连接的方式

对于风机防雷分区内的一些设备，我们可以在界面处采用等电位连接对风机进行一定的保护，等电位连接时通常用金属连接带，这样就可以很好的抵抗电磁场的干扰。除此之外，对于风力发电风机来说，各个大型设备之间可以使用电阻较小的电气元件或设备对其进行连接，这些设备或元件的电阻值一般不会大于0.03Ω。

2.4设置浪涌对电子设备进行保护

相关工作人员可以设置浪涌对风力发电设备中的电子设备进行一定的保护。浪涌也就是指外界引发的干扰电流持续时间要在3ms以上，或者电压的峰值有一定的持续时间。一般来说，风力发电机组的电子设备都要采用三级浪涌对设备进行一定的保护，将较大的电流采用分流的方式减小电子设备的电流，进而降低电子设备被破坏的概率。

2.5采用光电隔离，提高设备运行的可靠性

充分借助光纤将机舱的处理器与地面上的控制器连接起来，进而达到光电隔离的效果，这也就保障了数据信号能够稳定的传输，并且在一定程度上提高传输的质量，既可以防止外界的干扰，又能够提高风力发电机组设备运行的可靠性。

2.6接地保护

对风力发电风机进行接地保护是使风机免受雷击的重要措施之一。它可以使风机的防雷系统充分发挥其应用的作用。接地保护的电阻要按照风机的型号和种类进行选择，若电阻值选择过小，那么相应的成本花费会有所增加。

2.7妥善处理叶片上的水珠

风机的叶片在日常运转过程中容易受周围温度的影响，会随着周围温度的变化在内部冷凝形成水汽，且冷凝水汽会随着风机叶片的不断转动逐步向叶片较尖的部位汇聚。在雷雨天气时，若叶片遭受到雷击，叶片附近的温度就会突然改变，这也就导致叶片内潜在的湿气体积突然增大，进而对周围的环境产生一定的冲击力，造成风机叶片的损坏，有时甚至摧毁设备。

为了有效应对雷电对风机叶片的影响，我们可以在叶片的叶尖处设置一些排水孔，将叶尖位置的水珠及时排出去。其次，再安装接闪器，增加风机叶片承受雷击的次数。除此之外，风机的叶片在进行出厂检查时，就要对叶片进行再三测试，确保风机的叶片符合行业标准。

结束语

随着清洁能源逐步走入人们的视野，我国对于风能资源的利用力度越来越大，在日常的实际工作过程中，人们通常不够重视风力发电风机防雷技术的价值，相关部门对于风力发电风机防雷这一措施落实不够到位，甚至有些部门将风机防雷的责任推卸给生产商家。在风电场日常运营和管理的过程当中，相关工作人员要重视风机防雷技术的研发，从风电场的长远出发，对风机可能遭受雷击的各种情况进行科学合理的预测，并做好相应的防范措施。若风力发电风机遭受雷击，就要第一时间采取措施，确保风电厂能够正常运转下去，风机防雷工作不仅关系着风力发电的安全性，还与我国人民的日常用电密切相关。

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