風電機組的防雷和防雷標準

　　風電機組是不斷旋轉運動的機械，于是又出現了一個特殊問題——雷擊的風險出現在旋轉葉片上多處，并且不止一個葉片遭到雷擊。原因是一次雷擊包含有幾個不連續的脈沖，即雷擊的連續性，一次雷擊的持續時間達到1s，這一時間足以使多個葉片暴露在雷電中（例如一個3 葉片的風電機組的旋轉速度為20 r/min，那么每個葉片的運動速度就為120°/s）。
　　雷擊葉片時，雷電流通過整個機組構筑物入地，包括槳距軸承、輪轂和主軸軸承、齒輪、發動機軸承、底座、偏航軸承和塔架。雷電流流經齒輪和軸承可使其損壞，特別是在滾輪和滾道之間以及齒輪與輪齒間有潤滑層時，損壞更嚴重。
　　風電機組的防雷問題，可以理解為有成千上萬高度超過100m 的高大建筑物，位于荒郊野地，很容易遭受雷擊。這些構筑物內有復雜的電氣和控制設備，外部用復合材料制成，還有長達60m 的旋轉的葉片。過去各國的經驗已經證明，位于雷電頻發地區的風電機組，在它服務壽命期內，都會遭到數次雷擊。因此，風電機組的防雷必須引起人們的注意。

　　3 IEC 61400技術標準概要
　　3.1 IEC 61400技術標準編制背景2006 年， 國際電工委員會（IEC）第81 委員會（TC81） 完成了系列標準IEC 62305 ：2006 Protection againstLightning，我國于2008 年將其等同采用為國家標準，即GB/T 21714—2008《雷電防護》。這時，IEC TC 88 第24 項目組提出以IEC 62305 ：2006 為主要參考文件，將IEC 61400 ：2002 由技術報告升級為技術標準。第24 項目組希望有更多的防雷專家與風電機組的制造商合作，將防雷專家咨詢變為防雷專家參與完成防雷工作。雖然，風電機組的防雷還有一些未解決的難題（如葉片的有效防雷），但過去幾十年的研究和經驗證明，只要采取的措施得當，風電機組是可以防范雷電損壞的。
　　新的IEC 61400-24 注重將現存的IEC 62305 系列防雷標準、IEC 61000 系列EMC 標準、電機系統標準、電氣系統標準兼顧，并考慮將葉片和最新的航空工業的研究成果和發布的標準SAE/EUROCAE 等應用到風電機組上，以達到保護電器和控制系統以及整個機組結構的目的。新的標準強調用試驗證明防護系統設計的有效性，提出對葉片進行高電壓大電流試驗。高電壓大電流試驗最初用來進行飛機結構合格檢驗，現在許多葉片制造廠家已經用來檢驗葉片和風電機組雷電導流系統中的分離部件的導流和耐流能力。

　　3.2 新IEC 61400-24處理的主要題目
　　3.2.1 風電機組雷電環境定義
新IEC 61400-24 認為，IEC 62305-1定義的雷電流參數基本上也可用于風電機組的雷電防護系統設計以及防雷部件的選擇和測試。