摘要：風(fēng)電是新興的清潔能源，隨著全國(guó)各地紛紛新建的風(fēng)場(chǎng)，風(fēng)電防雷的問題逐步得到了風(fēng)電企業(yè)和風(fēng)電配套廠商的重視，08年我國(guó)*份有關(guān)風(fēng)電防雷的行業(yè)技術(shù)性規(guī)范《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組規(guī)范》由中國(guó)船級(jí)社發(fā)布，本文通過工程實(shí)踐結(jié)合該行業(yè)規(guī)范介紹一些風(fēng)電防雷常見的問題及解決方案，希望能在工程實(shí)踐中起到一定作用。
　　
　　關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電風(fēng)機(jī)防雷接地風(fēng)力發(fā)電機(jī)防雷規(guī)范
　　
　　1.風(fēng)電防雷的組成
　　
　　風(fēng)電的防雷主要由雷電電磁脈沖防護(hù)系統(tǒng)和直擊雷防護(hù)系統(tǒng)組成。
　　
　　雷電電磁脈沖防護(hù)系統(tǒng)主要針對(duì)風(fēng)電的控制系統(tǒng)；直擊雷防護(hù)系統(tǒng)主要包括風(fēng)塔、葉片及接地系統(tǒng)的防護(hù)。
　　
　　從構(gòu)筑物的角度進(jìn)行考慮，風(fēng)塔可以進(jìn)行LPZ進(jìn)行防雷分區(qū)，按照這種分區(qū)方式同樣可以確定風(fēng)塔的不同位置需要采取什么樣的防護(hù)措施。按照危險(xiǎn)成都進(jìn)行劃分：處于LPZ0區(qū)的部分包括葉片、風(fēng)速儀，LPZ1區(qū)包括：風(fēng)機(jī)（機(jī)艙）罩、塔桶內(nèi)電纜、，LPZ2區(qū)包括：變漿柜、控制柜、等。
　　
　　2.控制系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)
　　
　　對(duì)于處于野外高雷擊風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境的雷電電磁脈沖防護(hù)應(yīng)重點(diǎn)考慮采用等電位、屏蔽及在控制線路上安裝SPD。
　　
　　2.1機(jī)艙內(nèi)的等電位系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　
　　風(fēng)電控制機(jī)艙內(nèi)主要有變漿控制柜、制動(dòng)控制柜、機(jī)械箱（齒輪箱）、液壓控制柜、發(fā)電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)，由于各系統(tǒng)之間的鏈接主要是靠地板的鏈接，各金屬外殼間存在一定的接觸電阻，所以應(yīng)重點(diǎn)做好設(shè)備之間的等電位鏈接，可在用紫銅帶或者銅編織帶進(jìn)行可靠的等電位鏈接。
　　
　　2.2屏蔽措施
　　
　　屏蔽措施主要針對(duì)目前國(guó)內(nèi)一些風(fēng)機(jī)外科采用高強(qiáng)度玻璃鋼材料而言，由于雷電電磁脈沖的沖擊是在空間范圍內(nèi)存在的，所以，為了減少機(jī)艙內(nèi)電子設(shè)備受雷電電磁脈沖的沖擊，應(yīng)采用金屬的機(jī)艙罩，削弱雷電電磁脈沖對(duì)機(jī)艙內(nèi)設(shè)備的影響，減小雷電電磁脈沖的強(qiáng)度，同時(shí)也可有效的減少雷電電磁脈沖在線路上產(chǎn)生的浪涌脈沖。
　　
　　2.3在不同位置安裝相應(yīng)的SPD
　　
　　根據(jù)國(guó)外風(fēng)場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，風(fēng)電場(chǎng)因雷擊而損壞的主要風(fēng)電機(jī)部件是控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)。雷擊事故中的40％～50％涉及到風(fēng)電機(jī)控制系統(tǒng)的損壞，15％～25％涉及到通訊系統(tǒng)，15％～20％涉及到風(fēng)機(jī)葉片，5％涉及到發(fā)電機(jī)。由此可見，雷電對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)遭成的影響是不同的，進(jìn)行具有針對(duì)性的防護(hù)是避免和減少事故的重要手段。按照IEC61312-3、61024和61400及GB50057-1994中關(guān)于雷電流分配的推薦計(jì)算可計(jì)算出風(fēng)機(jī)內(nèi)部不同系統(tǒng)存在的雷擊電流強(qiáng)度。
　　
　　其中：Is為流入單一系統(tǒng)的雷電流；
　　
　　Imax為預(yù)計(jì)雷擊電流，其中入地50%，整個(gè)系統(tǒng)分配50%，所以本計(jì)算中直接按照50%進(jìn)行計(jì)算；
　　
　　N為電控系統(tǒng)數(shù)量，本計(jì)算采用系數(shù)2，即電源系統(tǒng)（三項(xiàng)4線制，N線部分留，非屏蔽屏蔽）、信號(hào)通訊控制系統(tǒng)（3線系統(tǒng)+網(wǎng)線，屏蔽）。（各系統(tǒng)分量）通過計(jì)算得出，分配在電源線上的雷電電磁脈沖電流為16.6KA，分配到信息系統(tǒng)上的雷電電磁脈沖電流為3.08KA，據(jù)此，結(jié)合風(fēng)機(jī)的工作特點(diǎn)進(jìn)行避雷器的選型設(shè)計(jì)：
　　
　　2.3.1電源系統(tǒng)的避雷器選型：
　　
　　電源系統(tǒng)避雷器的選擇，首先應(yīng)符合電源系統(tǒng)的工作電壓，并且zui高持續(xù)運(yùn)行電壓應(yīng)是工作電壓的1.5-2.2倍，同流量應(yīng)按照zui大計(jì)算同流量增加30%冗余量進(jìn)行選擇，按照1.5MW風(fēng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，定子額定電壓690V，通流量按照16.6（1+30%）=22KA進(jìn)行產(chǎn)品選型。
　　
　　電機(jī)側(cè)的避雷器選型為：CAN-TY30-800R
　　
　　輪殼控制器配置電源電涌保護(hù)器：CAN-TY20-600R
　　
　　2.3.2信號(hào)系統(tǒng)的避雷器選型：
　　
　　信號(hào)避雷器的選擇與電源避雷器的選擇類似，信號(hào)線上的避雷器應(yīng)實(shí)現(xiàn)避雷器每線通流量達(dá)到5KA，工作電壓符合系統(tǒng)運(yùn)行電壓；
　　
　　輪殼控制器的信號(hào)避雷器的選擇：CAN-2R/24
　　
　　3．葉片系統(tǒng)的防直擊雷措施
　　
　　作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中位置zui高的部件，葉片是雷電襲擊的首要目標(biāo)，同時(shí)葉片又是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中zui昂貴的部件，因此葉片的防雷擊保護(hù)至關(guān)重要。研究結(jié)果表明葉片的*絕緣不能降低被雷擊的風(fēng)險(xiǎn)而只能增加受損傷的程度，而在很多情況下雷擊的位置在葉尖的背面。國(guó)內(nèi)某風(fēng)電企業(yè)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片研制開發(fā)了專門的防雷系統(tǒng)，由雷電接閃器和雷電傳導(dǎo)部分組成。雷電接閃器是一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的不銹鋼螺桿，裝置在葉片尖部，即葉片zui可能被襲擊的部位，接閃器可以經(jīng)受多次雷電的襲擊，損壞后也可以方便地更換。
　　
　　在葉片內(nèi)部，雷電傳導(dǎo)部分將雷電從接閃器導(dǎo)入葉片根部的金屬法蘭，通過輪轂傳至機(jī)艙。在輪轂的法蘭處裝有間隙放電組成的保護(hù)將雷電流迅速傳至機(jī)艙底座，釋放雷擊過電壓。