風力發(fā)電機為什么要做雷電防護？
發(fā)生雷擊時，閃電電流通過所有風力發(fā)電機組件傳導(dǎo)至地面，由于風力發(fā)電機位于疾風區(qū)，通常選址在丘陵或山脊上，其高度遠高于周圍的地形地物，再加上風力發(fā)電機安裝地點土壤電阻率通常較高，對雷電流的傳導(dǎo)性能相對較差，特別容易受到直擊雷、側(cè)擊雷和感應(yīng)雷的襲擊，因此，對風力發(fā)電機組件采取防雷措施是非常必要的。
風力發(fā)電機哪些部位要做雷電防護？
IEC TR 61400-24《風力渦輪發(fā)電機系統(tǒng)–雷電防護》指出：現(xiàn)代風力發(fā)電機的防雷通常不同于普通建筑物的防雷，它需要重點解決葉片和輪轂、齒輪箱、軸承、傳動裝置、發(fā)電機、電氣部分、控制系統(tǒng)等雷電防護問題。IEC TR 61400-24給出了德國易遭受雷擊的風機主要部件的統(tǒng)計，詳見圖示。
風力發(fā)電機雷電防護內(nèi)容，目前國際上還沒有專門針對風力發(fā)電的雷電防護標準，只能參照IEC 61024-1、IEC 61024-1-2、IEC 61312-2 、IEC 61312-3、IEC 61312-4和IEC 61312-5等標準的相關(guān)內(nèi)容，通過對風機內(nèi)機械、傳動、電氣和電子系統(tǒng)的屏蔽、等電位連接、浪涌保護器（SPD）和接地裝置，人為的把雷擊造成的損壞降到可接受的水平。
風機因雷擊損壞的成本
來自德國的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，風機遭雷擊的部件的維修費用（包括人工費、部件費和吊裝費等）很高，其中葉片損壞的維修費用最昂貴。風力發(fā)電機遭雷擊損壞后，由于故障損害的分析和后續(xù)的維修，加上訂貨期和運輸期，會造成一段時間的停工期。由這個停工期不僅使發(fā)電量損失，而且減少了風場所有者經(jīng)濟上的收入。據(jù)國外的統(tǒng)計，雷擊故障比平均其它故障造成的停機影響都大。
風電機組防雷
在運行中的風力發(fā)電機組將會遭受雷擊的事卻是屢見不鮮，損壞設(shè)備，造成巨大損失，甚至危及人身安全。為此，根據(jù)國外部分防雷研究成果及雷害統(tǒng)計資料數(shù)據(jù)，說明雷電危害風力發(fā)電機組的嚴峻性。列舉了國際著名風力發(fā)電機組廠家的防雷設(shè)計標準要求，從中看出當前防雷設(shè)計的差異。指出要改善風力發(fā)電機防雷性能狀況，必須從設(shè)計標準、制造規(guī)范、建設(shè)質(zhì)量等根本環(huán)節(jié)著手，并應(yīng)盡快建立我國風電行業(yè)(包括風機防雷)技術(shù)規(guī)范。
1 風機的防雷特點
電閃雷鳴釋放的巨大能量，會造成風機葉片爆裂、電氣絕緣擊穿、自動化控制和通信元件燒毀……
1.1 一般雷擊率
在年均10雷電日地區(qū)，建筑物高度h與一般雷擊率n的關(guān)系見表1。
1.2 環(huán)境
風力發(fā)電特點是：風機分散安置在曠野，大型風機葉片高點（輪轂高度加風輪半徑）達60～70 m，易受雷擊；風力發(fā)電機組的電氣絕緣低（發(fā)電機電壓690 V、大量使用自動化控制和通信元件）。因此，就防雷來說，其環(huán)境遠比常規(guī)發(fā)電機組的環(huán)境惡劣。
1.3 嚴重性
風力發(fā)電機組是風電場的貴重設(shè)備，價格占風電工程投資60%以上。若其遭受雷擊（特別是葉片和發(fā)電機貴重部件遭受雷擊），除了損失修復(fù)期間應(yīng)該發(fā)電所得之外，還要負擔受損部件的拆裝和更新的巨大費用。丹麥LM公司資料介紹：1994年，害損壞超過6%，修理費用估計至少1 500萬克朗(當年丹麥裝機540 MW，平均2.8萬克朗/MW) 。按LM公司估計，世界每年有1%～2%的轉(zhuǎn)輪葉片受到雷電襲擊。葉片受雷擊的損壞中，多數(shù)在葉尖是容易被修補的，但少數(shù)情況則要更換整個葉片。雷擊風機常常引起機電系統(tǒng)的過電壓，造成風機自動化控制和通信元件的燒毀、發(fā)電機擊穿、電氣設(shè)備損壞等事故。所以，雷害是威脅風機安全經(jīng)濟運行的嚴重問題。
2 葉片防雷研究
雷擊造成葉片損壞的機理是：雷電釋放巨大能量，使葉片結(jié)構(gòu)溫度急劇升高，分解氣體高溫膨脹，壓力上升造成爆裂破壞。
美國瞬變特性研究院用人工電暈發(fā)生器，在全復(fù)合材料的葉片做雷擊試驗，高電壓、長電弧沖擊（3．5 MV，20 kA）加在無防雷設(shè)置的葉片上，結(jié)論是葉片必須加裝防雷裝置。
玻璃鋼防雷葉片（圖1）頂端鉚裝一個不銹鋼葉尖，用銅絲網(wǎng)貼在葉片兩面，將葉尖與葉根連為一導(dǎo)電體。銅絲網(wǎng)一方面可將葉尖的雷電引導(dǎo)至大地，也防止雷擊葉片主體。防雷器采購：http://www.hao3gp.com.cn/a/guangfudianyuanfangleiqi/2017/0824/315.html
陳先生
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