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风电技术 | 风力发电机组内部防雷要点

手机：汪经理15802760502

发布时间：2025-03-04 11:11:34人气：
       随着风电机组单机容量和风电场规模的增大，风电场的安全运行问题日益受到重视。在影响风电场安全运行的诸多因素中，遭受雷击是一个重要方面。本文结合风电机组防雷的研究成果，对风电机组的雷击过程、雷击损坏机理以及防雷措施进行了其内部防雷设计的要点阐述。　
　
　　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，风机的高度和安装位置决定了它是雷击的首选通道，而且风机内部集中了大量敏感的电气、电子设备，一次雷击带来的损坏将是非常大的。因此，必须为风机内的电气、电子设备安装完整的防雷；は低。　

      1、雷电对风电机组的危害　　

　　雷电对风电机组的危害风力发电机通常位于开阔的区域，而且很高，所以整个风机是暴露在直接雷击的威胁之下，被雷电直接击中的概率是与该物体的高度的平方值成正比。兆瓦级风力发电机的叶片高度达到150m以上，因此风机的叶片部分特别容易被雷电击中。风机内部集成了大量的电气、电子设备，可以说，我们平常用到的几乎每一种电子元件和电气设备，都可以在一台风电机组中找到其应用，例如开关柜、马达、驱动装置、变频器、传感器、执行机构，以及相应的总线系统等。这些设备都集中在一个很小的区域内。毫无疑问，电涌可以给风电机组带来相当严重的损坏。　　

　　以下的风力发电机数据由欧洲几个国家提供，其中包含了超过4000台风力发电机的数据。由雷击导致的风力发电机损坏数量，每100台平均每年3.9次到8次。从统计数据上显示，在北欧的风力发电机组中，每100台每年有4-8台遭受雷击而损坏。值得注意的是：虽然损害部件是不相同的，但是控制系统部件雷击损坏占40-50%。　　

　　2、雷电的破坏形式　　

　　设备遭雷击受损通常有以下4种情况：
　。1）、设备直接遭受雷击而损坏；
　。2）、雷电脉冲沿着与设备相连的信号线、电源线或其他金属管线侵入设备使其受损；
　。3）、设备接地体在雷击时产生瞬间高电位形成地电位“反击”而损坏；
　。4）、设备因安装的方法或安装位置不当，受雷电在空间分布的电场、磁场影响而损坏。　　

　　3、内部防雷；ご胧　

　　防雷；で拍钍枪婊缌Ψ⒌缁酆戏览妆；さ幕。它是一种对结构空间的设计方法，以便在构筑物内创建一个稳定的电磁兼容性环境。构筑物内不同电气设备的抗电磁干扰能力的大小决定了对这一空间电磁环境的要求。　　

　　作为一种；ご胧，防雷；で拍畹比痪桶擞υ诜览妆；で谋呓绱，将电磁干扰(传导性干扰和辐射性干扰)降低到可接受的范围内，因此，被；さ墓怪物的不同部分被细分为不同的防雷；で。防雷；で木咛寤纸峁敕绲缁榈慕峁褂泄，并且也要考虑这一结构建筑形式和材料。通过设置屏蔽装置和安装电涌；て，雷电在防雷；で0A区的影响在进入1区时被大大缩减，风电机组内的电气和电子设备就可以正常工作，不受干扰。　　

　　内部防雷；は低呈怯伤械脑诟们蚰谒跫趵椎绲绱判вΦ纳枋┳槌。主要包括防雷击等电位连接、屏蔽措施和电涌；。　　

　　4、防雷击等电位连接　　

　　防雷击等电位连接是内部防雷；は低车闹匾槌刹糠。等电位连接可以有效抑制雷电引起的电位差。在防雷击等电位连接系统内，所有导电的部件都被相互连接，以减小电位差。在设计等电位连接时，应按照标准考虑其最小连接横截面积。一个完整的等电位连接网络也包括金属管线和电源、信号线路的等电位连接，这些线路应通过雷电流；て饔胫鹘拥鼗懔髋畔嗔。　　

　　5、屏蔽措施　　

　　屏蔽装置可以减少电磁干扰。由于风力发电机结构的特殊性，如果能在设计阶段就考虑到屏蔽措施，那么屏蔽装置就可以以较低成本实现；沼Ω弥瞥梢桓龇獗盏慕鹗艨翘，相关的电气和电子器件都装在开关柜，开关柜和控制柜的柜体应具备良好的屏蔽效果。在塔基和机舱的不同设备之间的线缆应带有外部金属屏蔽层。对于干扰的抑制，只有当线缆屏蔽的两端都连接到等电位连接带时，屏蔽层对电磁干扰的抑制才是有效的。　　

　　6、电涌；ぁ　

　　除了使用屏蔽措施来抑制辐射干扰源以外，对于防雷；で呓绱Φ拇夹愿扇乓残枰邢嘤Φ谋；ご胧，这样才能让电气和电子设备可靠的工作。在防雷；で0A→1的边界处必须使用防雷器，它可以导走大量的分雷电流而不会损坏设备。这种防雷器也称之为雷电流；て(I级防雷器)，它们可以限制接地的金属设施和电源、信号线路之间由雷电引起的高电位差，将其限制在安全的范围之内。雷电流；て鞯淖钪匾奶匦允牵喊凑10/350μs脉冲波形测试，可以承受雷击电流。对风电机组来说，电源线路0A→1边界处的防雷；な窃400/690V电源侧完成的。　　

　　在防雷；で约昂笮览浊，仅有能量较小的脉冲电流存在，这类脉冲电流是由外部的感应过电压产生，或者是从系统内部产生的电涌。对于这一类脉冲电流的；ど璞附凶鞯缬勘；て(II级防雷器)。用8/20μs脉冲电流波形进行测试。从能量协调的角度来说，电涌；て餍枰沧霸诶椎缌鞅；て鞯南掠。　　

　　从通流量上考虑，例如一条电话线，在导线上的分雷电流应按照5%来预估，对于Ⅲ/Ⅳ级防雷；は低，就是5kA(10/350μs)。　　

　　7、结语　　

　　雷电能量非常巨大，雷击方式是复杂的，采用合理适当的防雷措施只能减少损失，只有更多新技术的突破和应用才能对雷电进行完全防护并加以利用。风电系统防雷方案分析与探讨，主要应考虑风电的接地系统设计，由于我国风电在各种地质地貌下都有涉及，针对不同地质的风电接地系统可以分类设计，采用不同的方法达到接地电阻要求。

 

 

kf
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