淺談風力發電風機防雷技術

陳濤

摘要：隨著風力資源被越來越多的研究者開發利用，不少地區風力發電設備的數量越來越多，對于風能的探索也越來越深入。氣象臺多年的數據資料顯示，在雨季時有不少地區的風力發電機組極其容易遭受雷擊。為進一步探究風力發電風機遭受雷擊的主要原因，提升風力發電風機防雷技術，本文先對風力發電風機的結構進行簡要的分析，并根據目前風力發電機組的特點提出切實可行的防雷措施，希望可以進一步提升我國的風力發電風機的防雷技術。

關鍵詞：風力發電;風機防雷;技術探析

前言

進入新世紀以來，我國的國民經濟正在穩步增長。隨著經濟規模的不斷擴大，社會生產生活對于能源的需求量逐步增加。近幾年，環境污染問題日益突出，清潔能源也已經被越來越多的人所關注。風能作為一項清潔能源，我國對于風能的開發利用已經變得越來越成熟，風力發電技術也在逐步的提升，風力發電風機組的規模正在逐步擴大，風機在雷雨天氣時極其容易遭受雷擊，不僅會使設備造成損壞，也影響著風力發電的正常進行。

一、雷電對風力發電風機的重要影響

風力發電風機遭受雷擊的概率與風機的位置和風機安放的環境有很大的關系，通常來說，風力發電風機安放在地勢較為開闊的平原與安置在山頂相比，這兩者遭受雷擊的概率大不相同。風機的高度本身較高，在雷雨天氣當中，過高的風機就十分容易遭受雷擊，根據氣象臺的數據資料，我們可以了解到，我國風機遭受雷擊發生損壞的比率與國外相比數量較少，但是風力發電風機遭受雷擊的比率相對來說并不算小。大多數的風力發電廠的氣候條件和地質狀況不算良好，發生雷擊的幾率與與前幾年相比有所減少，且雷擊對發電技術的影響較大，輕則損傷風機葉片，重則損壞整個風機。有時風力發電風機在遭受雷擊之后，內部的電器元件也被損壞，進而影響整個風力發電工序的穩定進行，有時也會造成風機內熔絲熔斷，進而影響風機的正常使用。

二、風力發電風機防雷擊的措施分析

2.1設置風機防雷分區

根據相關標準的規定，按照風機在遭受雷擊后的不同特點，我們可以將防雷區域劃分為這幾個部分：LPZOA、LPZ1、LPZOB、LPZ2。在這幾個區域中，LPZOA內遭受雷擊的可能性最大，也就是說，雷電對這一部分的影響最大。LPZOB受雷電的影響最小，這個區域幾乎不會受到雷擊。LPZ1區域內也幾乎不太可能受到雷擊，雷電對其的直接影響也不太大。LPZ2這一部分是處于內部的弱電設備。通過設置風機防雷分區，我們可以對不同部分制定不同的應對措施。

2.2容易遭受雷擊區域的防雷措施

根據設置的風機防雷分區，我們了解到，LPZO部分是最容易受到雷擊的部分，且該區域的雷電流較大，相關工作人員在進行防雷設計規劃時應該重點關注。為了進一步減小雷電流對這一區域 的影響，可以在風機上裝設一些導電材料，將雷電流及時的導出去，還可以借助連接塔身的線纜，實現雷電流的轉移。除此之外，相關的工作人員可以充分借鑒富蘭克林避雷的相關原理，把葉片作為引雷電的部分，將其他的元件或設備保護起來，這樣只要提高葉片抗雷擊的性能就可以實現防雷的目標。

2.3可以采用等電位連接的方式

對于風機防雷分區內的一些設備，我們可以在界面處采用等電位連接對風機進行一定的保護，等電位連接時通常用金屬連接帶，這樣就可以很好的抵抗電磁場的干擾。除此之外，對于風力發電風機來說，各個大型設備之間可以使用電阻較小的電氣元件或設備對其進行連接，這些設備或元件的電阻值一般不會大于0.03Ω。

2.4設置浪涌對電子設備進行保護

相關工作人員可以設置浪涌對風力發電設備中的電子設備進行一定的保護。浪涌也就是指外界引發的干擾電流持續時間要在3ms以上，或者電壓的峰值有一定的持續時間。一般來說，風力發電機組的電子設備都要采用三級浪涌對設備進行一定的保護，將較大的電流采用分流的方式減小電子設備的電流，進而降低電子設備被破壞的概率。

2.5采用光電隔離，提高設備運行的可靠性

充分借助光纖將機艙的處理器與地面上的控制器連接起來，進而達到光電隔離的效果，這也就保障了數據信號能夠穩定的傳輸，并且在一定程度上提高傳輸的質量，既可以防止外界的干擾，又能夠提高風力發電機組設備運行的可靠性。

2.6接地保護

對風力發電風機進行接地保護是使風機免受雷擊的重要措施之一。它可以使風機的防雷系統充分發揮其應用的作用。接地保護的電阻要按照風機的型號和種類進行選擇，若電阻值選擇過小，那么相應的成本花費會有所增加。

2.7妥善處理葉片上的水珠

風機的葉片在日常運轉過程中容易受周圍溫度的影響，會隨著周圍溫度的變化在內部冷凝形成水汽，且冷凝水汽會隨著風機葉片的不斷轉動逐步向葉片較尖的部位匯聚。在雷雨天氣時，若葉片遭受到雷擊，葉片附近的溫度就會突然改變，這也就導致葉片內潛在的濕氣體積突然增大，進而對周圍的環境產生一定的沖擊力，造成風機葉片的損壞，有時甚至摧毀設備。

為了有效應對雷電對風機葉片的影響，我們可以在葉片的葉尖處設置一些排水孔，將葉尖位置的水珠及時排出去。其次，再安裝接閃器，增加風機葉片承受雷擊的次數。除此之外，風機的葉片在進行出廠檢查時，就要對葉片進行再三測試，確保風機的葉片符合行業標準。

結束語

隨著清潔能源逐步走入人們的視野，我國對于風能資源的利用力度越來越大，在日常的實際工作過程中，人們通常不夠重視風力發電風機防雷技術的價值，相關部門對于風力發電風機防雷這一措施落實不夠到位，甚至有些部門將風機防雷的責任推卸給生產商家。在風電場日常運營和管理的過程當中，相關工作人員要重視風機防雷技術的研發，從風電場的長遠出發，對風機可能遭受雷擊的各種情況進行科學合理的預測，并做好相應的防范措施。若風力發電風機遭受雷擊，就要第一時間采取措施，確保風電廠能夠正常運轉下去，風機防雷工作不僅關系著風力發電的安全性，還與我國人民的日常用電密切相關。

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