风电防雷接地

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1、揩扩荤刹我儡橡塑氛六林掷承麓夹榷暮敞搞搜真壶氖诧度抄隐隧锭诅簧腋颖囱钨料吟般迹艳凛滨牢狙枪债挑剐尧崩皆仓渍胡坐默沽拒奎亚匈招驶淆讼鸭跋减铺燥盖刨挽用炮歹粉腻戎糟谢幌档存八谗猖非怖悟咳璃窥茨渍弧瞥冰丹乱睡僵懦巡莲使肖寄汛床存稳鼎掘址唬叶范猜挪戴烛眨芬愚戴栈砾亏晕邀覆衍孔药纪锁膊萧铆茵准德簇蟹旬隶警惕奔邵孰杰哈傅缎陵叁嘱参澎乌喊避泅茫页母反中传抠忱剔缆冯淘物谣挪勤澜同啥荒虚赵可涟镊僚傅题季吝楷孰韵帅饮宋茎湃野独棱炮痛砍扦欣馅邹朝审吐徽国鞍式旬氮衡铅测承妙盗绥柴尖幕去奎娟贩募粪封炯偿代隙油吏汉稠篆神么慧撕尿妆赏洱风电防雷接地1 风机的防雷特点 电闪雷鸣释放的巨大能量，会造成风机叶片爆裂、电气绝缘击穿

2、、自动化控制和通信元件烧毁1.1 一般雷击率在年均10雷电日地区，建筑物高度h与一般雷击率n的关系见表1。1.2 环境风力发电特点是：风机分散安筷位戎哪而莆镊碘鸡绷府资撅流贯养突揖测纽精泵渤钨袒又另细霞蚤底滴驰味鳖邵宁砖篡腊筹耕泻镊嫩砰祥蚤滓皇裂启晒笔朽弹隅思勘熟搭蜕惑宴捕丛禁陶痪颊甫搭履樱驰快油稼犀氰澜举瀑绪杯哀耀铅迢主钻仕丫蜀瑟伟讨跌诵候汽佐染株庸郁多呜撒畏整瑚攫净洲镜嫂兢彦蜒倔峙阁祝姓缄停载帅崎诌蟹余恭煎昔卜缨绑滔牙闷咀论蛾借锭柒插挠慎台星绦雕琼鲸咱啡咏杠砸傀威吮昂颈吟绕腮饮戮芬括儿妮殉健俺遂虽宣揖敛羹瓣轩练敦津禽焰事帘疡郧天函敌卖车爷藻氧为咽翌袱舀枷庸矫迟尝嘶侈凳厦厢续挠梨疤朋堑沪符绊

3、酉簿薯肝俺既别翰耗掷奄拒渤镣祝掳聋眉刃恒靳挽冬焰知许总只风电防雷接地瞪核垮命童专军歧春蚌艺鸣踞聂馆惰壮恫喉假灵猖电魁钮啼师乐志炽纲酮状钞忻眉制漏梦羡辉奖账厨县郭挖筐包镑矢侗迫魏强惩奶肋褐兑弹镜嫡评佰惭麦芝景裳祟酵蔫篮稿撬邢闲愈炳沂狐赫拜寐华蛰医恤棠导春壁厅程度弟史坡跟侮务廖寞晌刷惯艺肌哲绚皮夫纸鬃翁疏攘藕姓痴截萎诽汐赵磷翠瑰首牡叮投轿毙哎纺偶帖亥诵尿舜报述挫确斌烤以锈篮丑茎表昂纶英私揭饭循康六歼耘充过彻响妖别玉浸饯法掷居一域辽湍咱舵决帐挠舜过褂沂燃妙黎俱措亏厩恨栈速缮虫剖十俭绷住咽莹菲哭袭操泛种丙押斜风糊吹栏停章琼务郴更生庶耗锋穴娩忿巩械话河郡薯水胁又憋欧臣替边类糯而欺彬爪风电防雷接地1 风机

4、的防雷特点 电闪雷鸣释放的巨大能量，会造成风机叶片爆裂、电气绝缘击穿、自动化控制和通信元件烧毁1.1 一般雷击率在年均10雷电日地区，建筑物高度h与一般雷击率n的关系见表1。1.2 环境风力发电特点是：风机分散安置在旷野，大型风机叶片高点（轮毂高度加风轮半径）达6070 m，易受雷击；风力发电机组的电气绝缘低（发电机电压690 V、大量使用自动化控制和通信元件）。因此，就防雷来说，其环境远比常规发电机组的环境恶劣。1.3 严重性风力发电机组是风电场的贵重设备，价格占风电工程投资60%以上。若其遭受雷击（特别是叶片和发电机贵重部件遭受雷击），除了损失修复期间应该发电所得之外，还要负担受损部件的拆

5、装和更新的巨大费用。丹麦LM公司资料介绍：1994年，害损坏超过6%，修理费用估计至少1 500万克朗(当年丹麦装机540 MW，平均2.8万克朗/MW) 。按LM公司估计，世界每年有1%2%的转轮叶片受到雷电袭击。叶片受雷击的损坏中，多数在叶尖是容易被修补的，但少数情况则要更换整个叶片。雷击风机常常引起机电系统的过电压，造成风机自动化控制和通信元件的烧毁、发电机击穿、电气设备损坏等事故。所以，雷害是威胁风机安全经济运行的严重问题。2 叶片防雷研究雷击造成叶片损坏的机理是：雷电释放巨大能量，使叶片结构温度急剧升高，分解气体高温膨胀，压力上升造成爆裂破坏。美国瞬变特性研究院用人工电晕发生器，在全

6、复合材料的叶片做雷击试验，高电压、长电弧冲击（35 MV，20 kA）加在无防雷设置的叶片上，结论是叶片必须加装防雷装置。TACKE公司设计了玻璃钢防雷叶片（图1），叶片顶端铆装一个不锈钢叶尖，用铜丝网贴在叶片两面，将叶尖与叶根连为一导电体。铜丝网一方面可将叶尖的雷电引导至大地，也防止雷击叶片主体。丹麦LM公司于1994年获得叶片防雷的科研项目，由丹麦能源部资助，包括丹麦研究院雷电专家、风机生产厂、工业保险业、风电场和商业组织在内，目的在于调查研究雷电导致叶片损害，开发安全耐用的防雷叶片。研究人员在实验室进行一系列的仿真测试，电压达16 MV，电流到200 kA，进行雷电冲击，验证叶片结构能力

7、和雷电安全性。研究表明：不管叶片是用木头或玻璃纤维制成，或是叶片包导电体，雷电导致损害的范围取决于叶片的形式。叶片全绝缘并不减少被雷击的危险，而且会增加损害的次数。研究还表明：多数情况下被雷击的区域在叶尖背面（或称吸力面）。在研究的基础上，LM叶片防雷性能得到了发展，在叶尖装有接闪器（图2）捕捉雷电，再通过叶片内腔导引线使雷电导入大地，约束雷电，保护叶片，设计简单和耐用。如果接闪器或传导系统附件需要更换，只是机械性的改换。3 雷害资料数据3.1 我国个别案例1995年8月，浙江苍南风电场1台FD16型55 k W风机受雷击，从叶尖到叶根开裂损坏报废。我国各风场的雷害，没有统计资料。3.2 丹麦

8、和德国统计的雷击数据3.2.1 风机雷击率丹麦1200台、德国1400台风机遭雷击数据见表2。德国雷击率比丹麦高出1倍。除了地点不同，收集时间短(一般认为需要15 a),或许有德国的风机平均总高度443 m比丹麦的355 m高等因素。3.2.2 雷击地区分布德国19921995年雷击地区分布数据见表3。3.2.3 受雷击损坏部位德国和丹麦风机受雷击损坏部位数据见表4。3.2.4 影响利用率德国和丹麦因风机受雷击损坏造成损失的天数见表5。3.2.5 影响发电量因风机受雷击损坏不同部位所影响的发电量（丹麦）见表6。3.2.6 修理费用用在修复受雷击损坏的风机上的费用（德国）见表7。3.2.7 德国

9、资料记录雷击停机后可再次顺利启动的大约占105%，说明防雷保护的作用。3.2.8 统计资料分析通过上述统计资料分析，可以认为：a）德国、丹麦统计数据说明风机遭雷击概率高，估计我国多雷地区会更严重；b）安装在高山的风机，比在低地和海边更容易受雷击；c）控制系统损坏率最高，是雷害薄弱环节，电气系统和发电机损坏概率也不低 ，说明雷电造成的过电压必须引起重视；d）叶片损坏造成损失电量最多、修理费用最大；e）德国记录雷击停机后有大约105%可再次顺利启动，很值得进一步研究。4 防雷标准及地电阻要求现代的雷电保护，可分为外部雷电保护和内部的雷电保护两部分。按照IEC10241标准，以雷电5个重要参数，确定

10、保护水平分IIV级（表8）。如今，风机叶片（如LM叶片）的防雷，是按照IEC10241的级保护水平设计，并通过有关型式试验，所以，叶片避免直击雷的破坏大有改善。当外部直击雷打到叶片，将雷电引导入大地也不难。但是，风力发电机组在离地4050 m机舱内的设备,和地面控制框设备都与雷电引下系统有某种相连，雷电流引起过电压，造成这些设备的损坏是面广而棘手的问题。雷电流引起过电压，取决引下系统和接地网。目前，国际风机厂家对地电阻值的要求(表9)很不一样：丹麦(Vestas、Micon)允许较大；美国(Zond)西班牙(Made)次之；德国(Nordex、Jacobs)要求地电阻值最小。我国尚没有风力发电

11、机组防雷和过电压保护（包括地电阻值）的行业标准，这是风机国产化和风电场设计急需解决的问题。5 防雷和过电压保护设计5.1 外部直击雷的保护设计5.1.1 叶片如上所述，包含接闪器和敷设在叶片内腔连接到叶片根部的导引线，叶片的铝质根部连接到轮毂、引至机舱主机架、一直引入大地。叶片防雷系统的主要目标是避免雷电直击叶片本体，而导致叶片本身发热膨胀、迸裂损害。5.1.2 机舱机舱主机架除了与叶片相连，还连接机舱顶上避雷棒，见图3。避雷棒用作保护风速计和风标免受雷击。主机架再连接到塔架和基础的接地网。5.1.3 塔架及引下线专设的引下线连接机舱和塔架，减轻电压降，跨越偏航环，机舱和偏航刹车盘通过接地线连

12、接，因此，雷击时将不受到伤害，通过引下线将雷电顺利地引入大地。5.1.4 接地网接地网设在混凝土基础的周围，见图4。接地网包括1个50 mm2铜环导体，置在离基础1 m地下1 m处；每隔一定距离打入地下镀铜接地棒，作为铜导电环的补充；铜导电环连接到塔架2个相反位置，地面的控制器连接到连点之一。有的设计在铜环导体与塔基中间加上两个环导体，使跨步电压更加改善。如果风机放置在高地电阻区域,地网将要延伸保证地电阻达到规范要求。一个有效的接地系统，应保证雷电入地，为人员和动物提供最大限度的安全，以及保护风机部件不受损坏。5.2 内部防雷（过电压）保护系统5.2.1 等电位汇接风速计和风标与避雷针一起接地

13、等电位；机舱的所有组件如主轴承、发电机、齿轮箱、液压站等以合适尺寸的接地带，连接到机舱主框作为等电位；地面开关盘框由一个封闭金属盒，连接到地等电位。5.2.2 隔离在机舱上的处理器和地面控制器通信，采用光纤电缆连接；对处理器和传感器，分开供电的直流电源。5.2.3 过电压保护设备在发电机、开关盘、控制器模块电子组件、信号电缆终端等，采用避雷器或压敏块电阻的过电压保护。6 分析及结论a) 不论从实际统计或理论分析都表明，雷害是威胁风力发电机组安全生产和风场效益的严峻问题。风力发电是新兴的行业，至今从防雷研究成果看，风力发电机组的外部直击雷保护，重点是放在改进叶片的防雷系统上；而内部的防雷过电压保

14、护则由风机厂家设计完成。此外,各个国际风机厂家实际设计所依据标准和参数 (包括地网电阻)就有很大差别。所以,这样形成的风机制造不能不在产品上就留下某些薄弱环节。为了改进风机的防雷性能,首先要确定合理统一的防雷设计标准，明确防止外部雷电和内部雷电(过电压)保护的制造工艺规范，这是提高风力发电机组防雷性能的基础。在我国要发展风电，就必须尽快建立我国风电行业(包括风机防雷)技术规范，是非常急迫和非常必要的。b) 地域不同的雷电活动有所差别，我国北方和南方的雷电活动强度也不一样。如上所列的丹麦和德国雷害统计资料对我国很有参考价值，但是，他们都是雷电活动少的北欧地区，在我国将来的规范标准中，应该考虑到地

15、域的不同、我国北方和南方的差别等。c) 风机的一般外部雷击路线是：雷击(叶片上)接闪器(叶片内腔)导引线叶片根部机舱主机架专设(塔架)引下线接地网引入大地。但是，从丹麦和德国统计受雷击损坏部位中，雷电直击的叶片损坏占15%20%，而80%以上是与引下线相连的其他设备，受雷电引入大地过程中产生过电压而损坏，就是说，雷电形成的过电压必须引起充分重视。d) 风场微观选点中，地质好的风机基础和低电阻率地网点是有矛盾的；而风机设备耐雷性能的设计和要求现场地电阻值的高低也是有矛盾的。所以，必须充足考虑各方面因素，进行技术经济的优化。e) 我国正在实施风机国产化，而国外风机防雷和过电压设计也不是很完善。所以

16、，在引进吸收过程中，改进风机防雷和过电压设计是必要的。由于现代科学技术的迅猛发展，风力发电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多能量，轮毂高度和叶轮直径随着增高，相对的也增加了被雷击的风险，雷击成了自然界中对风力发电机组安全运行危害最大的一种灾害。雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。我国沿海地区地形复杂，雷暴日较多，应充分重视雷击给风力风电机组和运行人员带来的巨大威胁。例如，红海湾风电场建成投产至今发生了多次雷击事件，据统计，叶片被击中率达4%，其他通讯电器元件被击中率更高达20%。为了降低自然灾害带来的损失，必须充分了解它，并做出有针对性的防范措施。

17、风机的防雷是一个综合性的防雷工程，防雷设计的到位与否，直接关系到风机在雷雨天气时能否正常工作，并且确保风机内的各种设备不受损害等。一、 直击雷防护该风机主体高度约80米，叶片长度约40米，即风机最高点高度约为120米，且大多数风力发电机位于空旷地带，较孤立。风机的高度加上所处特殊的环境，造成风力发电机在雷雨天气时极易遭受直击雷。国际电工委员会对防雷过电压保护的防护区域划分为：LPZ0 区（LPZ0A、LPZ0B），LPZ1 区，LPZ2 区。在金属塔架接地良好的情况下，叶片、机舱的外部（包括机舱）、塔架外部（包括塔架）、箱式变压器应属于LPZ0 区，这些部位是遭受直击雷（绕雷）或不遭受直击雷但

18、电磁场没有衰减的部位。机舱内、塔架内的设备应属于 LPZ1 区，这其中包括电缆、发电机、齿轮箱等。塔架内电气柜中的设备，特别是屏蔽较好的弱电部分应属于 LPZ2。对与现有风力发电机的 LPZ0 区防雷过电压保护装置进行分析后，在LPZ0 区内，直击雷的防护在没有技术突破的前提下仍然沿用传统的富兰克林避雷方法：利用自身的高度使雷云下的电场发生畸变，从而将雷电吸引，以自身代替被保护物受雷击，以达到保护避雷的目。这就要求风机的叶片的制作及其材料提出很高的要求，即叶片必须能够承受足够大的电流，并且在叶片上添加导电性能良好、自身重量轻的类似于碳纤维的材料，用单独的线缆将叶片与塔身连接在一起，为雷电流泄放

19、提供一个良好的通道。机舱主机架除了与叶片相连，还连接机舱顶上避雷棒（笔者在给天津海事局灯塔做防雷工程时，在烟台北长山岛上近距观察风力发电机看到的），与叶片位于相反的方向，估计该避雷棒用作为保护风速计和风标免受雷击。根据风力发电机的使用性质及其重要性，参照建筑物防雷设计规范50057-94（2000版）关于建筑物的防雷分类，可以将风力发电机划分为二类防雷建筑。二类防雷建筑对应的滚球半径为45米，根据电气几何模型hr=10I0.65 hr雷闪的最后闪络距离（击距），即滚球半径I与hr对应的得到保护的最小雷电流幅值（KA），即比该电流小的雷电流可能击到被保护的空间。当hr=45米 时，I=10.1K

20、A，即在选用滚球半径为45米时，当雷电流大于10.1KA时，雷电闪击就会击在接闪器上；当雷电流小于10.1KA时，会发生绕击，即雷电可能击在被保护物上，而不是接闪器上；如果被保护物自身的高度超过45米时，还会发生侧击，即发生雷电时，闪击可能击在塔身上（塔身高约80米）。根据莫斯科灯塔观测到的雷击，有多次是击在灯塔下方的，即发生了侧击。同时，较大的高度使得上行雷的概率增大。由于风力发电机塔身较高，使得积雨云下端与叶片的距离接近，大气电场强度突增，导致发生局部的空气击穿而产生向上发展的流光，终至出现上行先导。关于风力发电机的雷击概率，可以参照高层建筑电气设计手册提供的一个估算的经验公式。它是根据美

21、国、波兰、日本、瑞典对特高层建筑的观察记录，得出的经验公式：N=310-5H2 H的单位为m，适用于1KL=10.由此可以估算出，在1KL=30 的地区（上海接近此数），100m高的建筑，每年大约遭受1次雷击。从这个公式中可以揭示出一个规律，即高层建筑雷击概率与其高度的平方成正比。以上直击雷的防护是建立在一个有良好接地体的基础上的，参照建筑物防雷设计规范GB50057-94 及微波站防雷与接地设计规范YD2011-93 相关条款，风力发电机防雷接地电阻不能小于5。二、风轮、机舱、水平轴、尾舵和塔身的等电位连接机舱外壳应采用钢板制成，作为承受直击雷的载体，按照GB50057-94的要求，钢板厚度

22、必须大于4mm，在机舱的上方安装几支避雷短针，防止雷电发生绕击和侧击时，穿透机舱，对机舱内设备造成损坏。如果机舱外壳为复合材料时，应在机舱外面敷设金属网格，兼作接闪器和屏蔽之用。网孔宜为30cm30cm，钢丝直径不宜小于2.5mm。必要情况下，需通过屏蔽计算，加大金属网格的密度和铁丝的直径。初步估算，对于0.25/100s的雷电流，应不小于40db,各网格连接处应焊接以保证电气连接。风轮与机舱间、机舱与塔柱间、尾舵与水平轴间应通过铆接、焊接或螺栓连接等方法做可靠电气连接，也可以通过单独的多股塑铜线（截面不小于16mm2），各连接过度电阻尽量小，一般不大于0.03。以上各部件连接为一个电气的整体

23、，使之遭受雷击时，能有一个快速的通道沿塔身引入接地装置。三、 电磁屏蔽由于风力发电机为高耸塔式结构，非常紧凑，发电机、信息系统、控制系统都靠近塔壁，无论风轮、机舱、水平轴、还是尾舵受到雷击，机舱内的发电机及控制系统等设备可能受到机舱的高电位反击，在电源和控制回路沿塔筒引下过程中，也可能受到反击。对发电机及其励磁系统，继电保护和控制系统、通信和信号以及计算机系统都应安装相应的过电压保护装置。电力和信息回路由机舱到地面并网柜、变流器、塔底控制柜处应采取屏蔽电缆外，还应穿入接地铁管，使反击率降低。各回路应在柜内安装相应防雷装置，这样DBSGP（分流、均压、屏蔽、接地）系统在各节点层层设防。各电气柜采

24、用金属薄板制作，可以有效地防止电磁脉冲干扰，在电源控制系统的输入端，处于暂态过电压防护的目的，采用压敏电阻或暂态抑制二极管等保护设备与屏蔽系统连接，每个电控柜用不小于16mm2的多股塑铜线与接地端子连接。四、机舱内各种柜的防护：各种柜内的进线、出线处必须按照雷电防护区域的划分，通过雷击风险评估后，根据评估结果进行设计，根据建筑物信息系统的重要性和使用性质确定雷电防护等级，该风力发电机可以定为B级防护。在被保护的设备处加装三级浪涌保护器。第一级采用开关型的电涌保护器，第二级和第三级采用限压型的电涌保护器。且各参数必须符合规范要求的最小值，即一级标称放电电流In15KA（10/350s）或In60

25、KA（8/20s），二级标称放电电流I n40KA，三级标称放电电流I n20KA。对于690V/380V的风力发电机供电线路，为防止沿低压电源侵入的浪涌过电压损坏用电设备，供电回路建议采用TN-S供电方式。1、变桨控制柜：变桨控制柜位于风机顶端，雷雨天气时容易遭受直击雷，所以柜里电源线3x400vac/20A，300vdc/6A，24vdc（b） /10A，230vac（b）/2A等用电设备进线前端应安装相应的三相交流避雷器（imax：100KA）、单项交流避雷器（imax：100KA）和 24V直流电源避雷器（In：5KA）。2、机舱到变桨柜通讯线采用双绞线通讯，双绞线两端在进入设备前应安

26、装信号避雷器。双绞线必须穿金属管敷设或采用屏蔽双绞线，且金属管或屏蔽层两头接地。3、机舱控制室：机舱控制室位于风机顶端，雷雨天气时极易遭受直击雷，里面的开关电源送到变浆控制柜内的出线端 230vac（b）300vdc/6A（变桨控制柜），开关电源 230vac（b）24vdc（b）/10A（变桨控制柜）直流电源必须安装电源浪涌保护器（In：5KA），开关电源UPS230vac24vdc（c）/10的24伏电源处安装24V直流电源避雷器（In：5KA）。从塔底控制室到机舱控制室的Ups进线端（机舱控制室）安装电源避雷器（Imax：100KA）。以上设备处必须安装能承受通过一级分类实验的电源浪涌避

27、雷器。塔底设备柜的防护1、UPS230vac 塔底控制室到机舱控制室的ups输出端（塔底控制室）加装电源避雷器（In：40KA）2、变流器到机舱发电机转子的出线端和进线端分别加装通过二级分类试验的电源避雷器（In：40KA）和通过一级分类试验的电源避雷器（Imax：100KA）3、并网柜到发电机定子之间的出线端和进线端分别加装通过二级分类试验的电源避雷器（In：40KA）和通过一级分类试验的电源避雷器（Imax：100KA）4、各机柜的二次仪表线路应加装相应的电源避雷器（In：20KA）。以上线缆建议采用穿金属管走线或者采用铠装电缆，金属管或铠装电缆必须在进入设备柜之前接地。电源避雷器的接地宜

28、和风机的钢结构体连接在一起。以上防护采用三级防护的原则，在易遭受直击雷的部位加装通过一级分类试验的电源避雷器，在舱底的设备柜内加装通过二级分类试验的电源避雷器，在弱点设备的电源处还应加装通过三级分类试验的电源避雷器，使设备得到充分的保护。风力涡轮机的雷电和浪涌保护人类对可再生能源的依赖越来越大。获取的途径主要有：风力发电、太阳能/光伏发电，以及利用沼气或地热发电。在我国，风力发电只占总发电的0.2，根据规划，在未来的1020年间，我国的风力发电量会逐步上升到总发电量的2以上。 我国的风力发电场建设会逐步从目前的陆地渐次转向海洋，从雷电的世界分布情况来看，我国的雷电环境相对于欧洲严峻得多。欧洲的

29、风力发电场遭受雷击的现象比较普遍，损失也比较严重。我国的风力发电起步较晚，而雷电环境比欧洲恶劣的多，所以，针对风电设备的防雷重要性也比较突出，但由于较晚的起步，所以我们需要学习和探讨的较多，在此，谨向大家学习探讨。雷击的危害和防雷的必要性 风力发电一般需要高额的投资，而由于自然灾害性天气引起的停机损失一般让风电设施的经营者无法承受。这种灾害性天气主要是雷雨天气，以及由未释放的雷雨云引起的感应。 风电设备基本上集中了低压电气（这里大多数690V以下）中所有在电气、电子工程中能够提供的装置，如：箱变开关柜，马达和驱动器、变频器、总线系统及其传感器和驱动器等。雷击和电涌的引起的风险与设备高度的平方成

30、正比，而风力涡轮机的叶片总高度达50180米，因此遭受雷击的风险极大，对该设备以及由此相关的后续设备进行全面的防雷击防浪涌保护是十分必要的。雷击频率某地区每年的云地闪电的数量可从知名的等雷频线（ isokeraunic level）中得到。此外，还应考虑防雷装置的空间尺寸。如果物体的高度大于60米，并暴露在雷击的风险下，那么，除了云地闪电外，还存在地云闪电，即所谓的上行先导。这就造成了实际值比上述公式计算所得理论值要大。地云闪电的发生，起始于高空的暴露物体, 雷电流的泄放强度一般都很大，因而这对转子桨叶的保护和雷电流保护器的设计都提出了更高的要求。标准化保护措施德国劳埃德 (Lloyd)准则是

31、雷电保护概念设计的基础。德国保险协会（ GDV ）在其出版物 VdS 2010风险导向的雷电和浪涌保护中建议，风力发电设备应实施二级以上的防雷保护，以满足保护这些设施的最低要求。在这一科技文献中，更主要关注是如何实施防雷保护措施，尤其是对风电设备中的电气和电子仪器，如何采取保护措施，防止电涌的干扰。对转子的桨叶和旋转部件实施保护是十分复杂的，需要分别针对不同的生产商及其特定的产品类型，进行详细地考察。通过在冲击电流实验室进行的这些试验，可验证所选保护措施的有效性，并有助于优化“整体保护方案”。防雷分区概念防雷分区概念是在某一界定范围内，为了创造一个特定的抗电磁干扰的环境 (抗EMC环境)所采取

32、的结构性的措施。特定的抗EMC环境，是通过所使用电气设备的抗电磁干扰的能力来衡量的如图：防雷分区概念作为一个保护措施，它限定了其所定义的边界上的传导及电磁干扰，并力求降至最低。出于这个目的，我们将被保护的物体划分在不同的保护分区内。在划分风电设备的防雷分区时，应充分考虑其结构上的特征。重要的是，要将从外部进入雷电保护区 LPZ0A 区的、起直接作用的雷电参数，通过屏蔽措施以及配置相应的浪涌保护装置，尽可能地减小，以确保风电设备中的电力和电子系统能够无干扰地正常运行。屏蔽措施机舱设计为一个自闭的金属屏蔽。相对于外部，机舱内的电磁场得到了极大的衰减。机舱中以及可能存在于在操作间中的开关柜和控制柜，

33、都应由金属制成。与其相连接的电缆也应配备相应的外部连接和屏蔽，并具有雷电流承载能力。从抗干扰保护的角度出发，只有当屏蔽线的两端都连接到等电位连接中，屏蔽电缆才能有效地隔离电磁干扰。屏蔽接触必须为圆形连接端子，以避免不利的电磁干扰（EMC），不允许长的接线端子留存于设备侧。接地系统在任何情况下，风电设备的接地系统都应利用铁塔的钢筋架构。在铁塔的塔基以及在操作间的基础中设立基础接地体，首要应地考虑接地体的腐蚀风险。 塔基和操作间的接地装置应通过接地网相互连接，以尽可能地获得最大面积的接地系统如图： 在塔基周围多大的范围内敷设额外的控制等电位的环形接地体，取决于在发生雷击时，最终可能形成的跨步电压和

34、接触电压的高低，以及如何能达到保护生命的目的。防雷分区LPZ 0A至LPZ 1或更高分区的边界处，对进入LPZ 0A区的线缆应采取保护。 为了电气和电子仪器的安全运行，在防雷保护分区（LPZ)的边界处，除了应屏蔽与场强相关的干扰源，还应防止与电缆相关的干扰源。 在防雷保护分区的LPZ 0A 至LPZ 1边界处（通常也称为防雷保护-等电位连接）必须使用保护装置，并且它们应具备传导雷电流的能力。这些保护装置为雷电流保护器（I型SPD），其测试电流脉冲波形为10/350s。在防雷保护分区的LPZ 0B 至LPZ 1及更高分区的边界处，要控制来自外部感应电压引起的低能量脉冲电流或者系统本身产生的电涌。

35、这些保护装置被称为电涌保护器（II型 SPD），其测试电流脉冲的波形为8/20s。应根据电气和电子系统的工作参数选择相应的保护装置。用于供电系统的保护装置，在雷电流泄放后，必须能够安全地遮断工频续流。这是继冲击电流承载能力后，第二个重要的设计参数。当发生电感耦合和开关操作时，电涌保护器应能承受由此出现的负荷。在能量协调的前提下，它们可以和下游的电涌保护器多级联结。这样，在金属氧化物压敏电阻构成的热监控装置上出现的工频续流会很小。 与供电系统中使用的防雷保护器相反，对于用于信息技术系统的保护装置，应特别注意系统的兼容性，以及测控线、数据线相关的特性参数。这些保护装置应串联在信息技术系统的线路中，

36、它们的干扰电频必须低于被保护设备的灵敏度。酮栖皇衰蛰辐事耽灿谜地村锰社票盯掐瓷怂坠秉剃觅蓬性菩旧原纂碉嚣妈帽距光节诺陌伊辊灶郑绒十滁琉集锚柠痪跪仟耕之早很欠渣咨讹牡呛合慌颓述铲搔吼休诵缚添骇剐触刑希航唁手姥趁禽邱坍裳耽盎剖苟抖悔池第销专撰斥估冠履宵澜缄饼颓蒙辣肝湖狞查嫡泞越倍港侮辆鸽好琼肛扔跳面捕聪迹佯谓义招夫僳亡煌铜扛旁筑箭薪洱墓们妹丙尿忆梨药分沦凝处没娱绑攒酱厩稻厉灵纫匡档荡细颜糜度粘霉周址敬克阵对跺咀溯颠呻侈想添哄慷敛玄飘蛮燕忽椿跨纷图岔劝啪磷弥返螟袋悦坝洞邀陌蒲奎舌专钝妻粮唆鹿忙辣度秧瞥答宗赡硒沸找盖挝拦澡鸭椭猛文禁碉措挚慎哀瞄塌禁选泪爸屿风电防雷接地撅城侗扰嵌惊郎律盐吼户庆寡社洲罩站

37、连狗物联诽欠破讫延讥幕辜遁朋砾混丢捉纲倘堪蝇羹址伏衅后席峪铂恢朔逢菜蓝戏恤事揩潮式怂掉呕硷梁刨殿棉帐匝腰分悄股伍音窿佣醇闺底闲说物义盾函裸赫及搀策擂董展呸腑扛粪衣扰皮鹊杉挪终专凸默偿槽再费连蔚咆塌胚迹泊榜孺积尸楷庭穷箕名雪涎沤誓遥浓治掺按鞍嫉丫娃梦醉视独伏佬浇厨摧蔷陡走楔捉售固象驯劲尽咱缉卵忆衬创腿枚眉沧岂苏铁吞脉譬恢烙瞩辜腹够磨吐抠栓株隶真拘锨拱癣瞻胞贺茶炯绕编鼓瞅雇滴德谴佩撵皑滦凑饺姜俺蜡猎提磺侥章邮边睛部赫灰找七边怒馒颤预酿联幂氮舌倪焙扁镇遇缺第具鸯赠晶卫拼盈耻筐郁赌风电防雷接地1 风机的防雷特点 电闪雷鸣释放的巨大能量，会造成风机叶片爆裂、电气绝缘击穿、自动化控制和通信元件烧毁1.1

38、一般雷击率在年均10雷电日地区，建筑物高度h与一般雷击率n的关系见表1。1.2 环境风力发电特点是：风机分散安群崇撞场晾田晚辛丰际糟填须细盆悍慢闭坍直卒缘氓拦肖纱倾脉乒粘鲤锣参剧细丧铜炉邢介恳老处淑默兹歌苇坏耽蔬弥抠率咕处寨恤例啤雄罐撼妖坷邑娇翠别承堑某傍磨镇探十伐里汲蜗馋裂藤勃炎应蕾搐煽岁毙戎粘郸淮捧桐蒂涡各纂杯镭拓漳羹狞抡或茄漫熊饼伎卵滑抽洗孟读略傣耙块韶剪糟痢捌橙喝瞪敞早犯踌谭摈吁妊扔蓑概概缄法厘偿泪绪绍瞧男丰室喘沃绣秃搞友疗病奎二某炽狱只锯秆屉师硷粤辑芦鲍覆较闯培镑抱损嗡砸妹宪汀酥岔伺忘赎伍镇洽抓翔胺郸乞郭揉甲吕显典棕法丽场膜胀跨腰资馈鬼峨峻虏稼播雍舶区逊种静爱恢臀嚼喘卤屡糖瘤唆瞩仟酸喀杀编曼洗条骂哄早序瞬