山区风力发电机组防雷技术探讨

张金良，魏锡鹏

内蒙古华电玫瑰营风力发电有限公司

前言：

对于地球日益污染的环境来说，可再生资源能够充分利用越来越受到社会各界的关注。而风能作为可再生的、洁净的能源则都成为各国非常青睐的对象。近些年来，风力发电机组所带来的风能经济效益不断推进着人们提高对风力发电的开发和利用。从我国的风力发电来看，其风力发电机组的装机容量已经达到世界第一位。如何在短时间内解决风力发电机组在山区避免雷击，减少雷电对山区风力发电机组的攻击就成为电力行业共同的话题。

1.雷电对山区风力发电机组的主要攻击对象

雷电无论是对哪些机电设备造成攻击，所造成的损失都是无可估量的。而山区风力发电机组作为（处于）一个更为敏感的地带就更需要严格做好防雷设计。山区风力发电机组中哪些是造成雷电的主要攻击对象呢？对于此问题应首先明确雷电现象的主要原理：

首先，雷电攻击容易损坏电子部件，这是在雷雨天气，大气层和大地之间存在放电现象，其释放出的电流可达几万伏，具有高能量的破坏力。而在高山中，发电机组安装在地势较高的区域，受到雷电直击的概率明显增加，尤其是在风力发电机组叶片，是遭到雷电攻击的主要对象，雷电一旦击中此部位，强大的电流就由外进入防雷装置的接闪器内，通过引下线接地走遍风电机组的全身，外部的金属导体也会和内部的电流产生连接，构成雷击电磁脉冲，此时的微电子设备是十分脆弱的，从电源线接口的控制接口形成渠道电源，从而将整个风电机组损坏。

2.山区风力发电机组防雷技术

2.1 风力发电组中的机舱防雷

山区风力发电机组内部的主要防雷在于机舱内部的防雷。在机舱内部的尾部安装避雷针，将机架固定到机舱上能够起到很好的防雷效果。在风力发电机组中的叶片也是雷电攻击的主要对象，对于防雷中设备的损坏大多都是通过雷击叶片造成的，因此在机舱的首尾都要安装避雷针，目前大部分的机舱都是由金属制成的。因此，根据金属的特点应将机舱的低速轴承和发电机的几座相连接，只有这样才能够产生很好的防雷效果。由于山区地势较高，在雷雨天气机舱外部环境复杂恶劣，这遭受雷击的概率就大大增加。因此对于机舱外部的传感器应做好防雷设计，对于传感器内部的高度来说应按不同程度安装避雷针，并分别用铜芯电缆和机舱内的电位母线相连接。对于电子系统防雷设计来说，风力发电机是由系统发电机的配电及变压电系统组成，其中，配电变压器主要在风力发电机组中起到供电作用，做好变压器的防雷设计不仅能够有效的防止变压器的损坏，还能够防止电流通过变压器传到发电机组内，这样的防护措施可通过在普通阀型两侧的避雷器安装氧化避雷器，通过发电机的防雷设计将变电压电阻构成抑制差模电压，这样一个保护电路就能够暂时性的起到一次性抑制电压的作用，从而实现自然环境下设置多级保护电路。

2.2 接地保护

为了保证发电机组在雷击过程中的安全性，接地保护是必备条件。风力发电机一般分布在土地面积很大的地区，而土地的电阻率通常比较高，因此在进行防雷设计时接地部分不能按照一般的电气设备的接地方式，风力发电机组在建造前会事先在附近布置若干小型的接地网，单个的接地网并不能满足接地电阻的要求"，解决的方法就是将所有的接地网连接在一起"，以此来达到降低风电场的接地电阻的效果，还可以在接地网之间铺设金属导体，目的是在风力发电机组遭受雷击时降低风电场的地电位，从而较大地降低雷击对变压器等的危害程度，叶片防雷设计雷电释放巨大的能量会使叶片温度急剧升高，从而分解气体高温膨胀压力瞬间上升造成爆裂破坏。

2.3 风电机组中光缆的保护措施

在实际作业中，我们可以根据光线不导电的这一特点，将钢丝与金属护套增加在光缆之中。通常情况下在设置连续盒对光缆进行接续时，多将注意力放在光线熔接之上，而将两端光缆的钢丝固定在接续盒的两端支架会上，以此形成一个天然的间隙，而这种设计方法一旦发生很高的雷电电压知识，光缆中的钢丝以及金属护套势必会向另一侧的钢丝与金属护套放电，而在放电的过程中势必会产生巨大的火花，造成接续盒内光纤的断裂。所以，为了进一步解决这一问题，在实际施工作业中，就应该将光纤盒内的光纤钢丝以及金属护套用导线进行连接，并且与吊挂光缆的钢纹也一并连接上，从而做到规避雷电损害的最终目的。

结束语：

综上所述，从近些年来世界各地所发生的山区风力发电机组因雷击而造成的事故看，风力发电机组内机组燃烧和电控系统的崩溃现象出现十分常见，而从发电机组受到雷击的破坏性来看，对于风力发电机组的维修和更换费用十分昂贵，因此，在山区架设风力发电机组时应严格注重对发电机组的防雷保护，这也应作为防雷技术中一项较强的综合性基础工程，也只有这样，才能保证在山区的风力发电组能够稳定的工作，保证工业和居民生活的正常用电，减少经济损失。

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