风力发电机组的综合防雷技术分析研究

风力发电机组的综合防雷技术分析研究

曹建春勾中刚杨鹏邓曦赵世柳

中国电建集团重庆工程有限公司 400000

摘要：随着社会经济的飞速发展，社会各界对于能源方面产生的需求也在逐步提高，而风能在本质上属于一种无污染能源，其在我国社会经济的发展进程中也起到了至关重要的作用。同时，风力发电还需要利用相关设备与机组来实现高效的能源转化，其中还应当重点关注发电机组的综合防雷效果，以此来促进机组的安全运转。因此，文章首先对雷击所产生的电力危害加以明确；在此基础上，提出风力发电机组的综合防雷技术。

关键词：风力发电机组；综合防雷技术；应用措施

引言：在当前的社会环境中，风电作为促进国家清洁能源全面发展的重要内容，已经受到了社会各界的重点关注，一般情况下，风力发电设备主要安装在山脊或是沿海等强风地区，而这部分地区也属于雷电危害的频发区域，这就需要在结合实际情况的基础上来做好针对性的雷电防护措施。为了确保风电机组可以实现安全稳定的运转，在后续风电场的施工建设阶段中，也要按照基本的防雷原理，针对风力发电机组的叶片、电气以及控制系统等关键部位展开全方位的防雷防护，在根本上降低由于雷击所产生的严重损失。而在风力发电机组中安装好防雷设备过后，也可以减少雷击故障等问题的发生几率，促进风力发电机组运转效率与运转质量的同步提高。

一、雷击所产生的电力危害

（一）电力危害的基本概述

如图1所示，雷击对于电网所产生的危害十分严重，其中主要涉及到了设备损坏以及供电影响等多种问题。而站在经济效益的角度上来看，由于雷击问题对于风力发电机组的安全运转产生了较为严重的影响，必须要采取针对性措施进行防范，如果雷电所产生的电流较小，就会对发电机的表面部位产生损伤，但如果电流比较大，还会对发电机内部电路带来严重影响，从而影响到后续整体发电机组的稳定运转。

图1 雷击危害

（二）雷击损坏的机理

在近年来的社会发展进程中，风能的发展速度相对比较快，而各大风电机组设备在容量上也呈现出一种逐步提升的状态，这也在潜移默化之间加大了发电机组所产生的成本消耗。所以，这就需要全面强化对于发电机组的安全防护工作，目前的各大风电场中，为了获取到更高的运转功率，通常都会采用增加叶轮直径的方式，并将风力发电机组建立在较为空旷的部位，但这样也会导致风力发电机组当中的叶片很容易受到雷电所产生的不良影响。雷电产生的主要原因就是带电荷雷云在行动时出现了放电行为，而风力发电机组所受到的电击，则是带电雷云与风电场之间互相作用所产生的危害，在这一阶段中，还会对风电机组内部的基本结构带来严重影响[1]。

二、风力发电机组的综合防雷技术

（一）直击雷防护措施

直击雷所产生的电效应，主要就是带电云层与风力发电机组之间所进行的直接接触，两者在接触的一瞬间就会放电，这样也会导致风力发电机组当中的设备或是叶片直接烧毁，甚至还会引发较为严重的倒塌问题。而这部分直击雷在针对风力发电机组放电的同时，也会产生较强的机械力以及热效应，这也是引发设备损毁以及发电机组倒塌等问题出现的主要原因。而现阶段针对直击雷所进行的预防，所采用的主要措施就是装置避雷针，特别是在那些地势较高的风力发电机组中，通过避雷针的合理设置可以发挥出更加优异的效果，并且目前与避雷针效果相同的设备还有避雷带以及避雷网等，其中需要重点注意的在于，后续敷设避雷装置的实际过程中，还要在其中设置接闪器，并采用引线来将接闪器与地面之间进行接触，从而保证风力发电机组的稳定运转。

（二）侧击雷防护措施

如图2所示，在风力发电机组的实际运转过程中，一旦受到侧击雷伤害，接闪器很可能就会产生雷电闪击等问题，尤其是在电流低于10.1KA的情况下，还会引发绕射问题出现，在保护对象超过了45米时还会出现侧击性故障，这也在潜移默化之间对风机塔的构建材质提出了更加严格的要求。所以，为了在根本上提高风力发电机组运转的安全性与稳定性，就要在做好针对性防腐措施的基础上，确保各大机组设备在产生侧击故障时，能够起到更好的接闪作用。

图2 风力发电机组

（三）风机接地措施

为了有效满足预期中的防雷要求，风力发电机在防雷接地的电阻方面必须要低于4欧姆，这就需要在内部合理引入对应的接地网形式，在钢筋混凝土的地基部位设置环状接地，以及箱形变压器的环状接地，从而形成更加完整的接地网，垂直接地体则需要采用镀锌钢管，还要在接地网盒式变压器的反向部位，提前预留好三根引线，这样就可以逐步延长辐射接地，在根本上降低雷击风险的发生几率[2]。

结论：综上所述，在目前风力发电机组的实际运转过程中，很容易就会受到雷击等问题产生的影响，所以，这就需要在充分理解雷击原理以及产生危害的基础上展开深入分析，针对不同的雷电灾害来采取针对性的防护技术，通过直击雷防护、风机接地措施以及侧击雷防护等方式的合理应用，针对风力发电机组的防雷技术展开持续性的完善优化，从而在根本上提高风力发电机组所具备的防雷能力。

参考文献：

[1]潘仕虎,肖文娟.山区风力发电场的综合防雷技术分析[J].集成电路应用,2021,38(05):158-159.

[2]梅迪斯.风力发电机组的综合防雷技术措施研究[J].科技风,2019(18):180.