風(fēng)電機(jī)組的防雷防護(hù)技術(shù)及應(yīng)用

　　我國(guó)的風(fēng)電場(chǎng)從年平均雷電日較少的新疆和內(nèi)蒙開(kāi)始發(fā)展，當(dāng)初是450kW級(jí)以下的風(fēng)力機(jī)，因此雷害并不突出。目前MW級(jí)的大功率的風(fēng)電機(jī)成為風(fēng)場(chǎng)的主機(jī)型，大功率風(fēng)電機(jī)的風(fēng)塔高度已經(jīng)超過(guò)120m，是風(fēng)場(chǎng)中最高大的構(gòu)筑物，在風(fēng)電機(jī)組的20年壽命期內(nèi)，總會(huì)遭遇到幾次雷電直擊。今后我國(guó)將大力發(fā)展2.5MW級(jí)以上的風(fēng)電機(jī)組，風(fēng)電機(jī)組還將設(shè)置在蘇北沿海、華南，甚至設(shè)置海上風(fēng)場(chǎng)。因此風(fēng)電機(jī)組的雷害問(wèn)題引起了風(fēng)電行業(yè)從業(yè)人員的重視。風(fēng)電機(jī)組的防雷被提到風(fēng)電研發(fā)人員的議事日程。
　　國(guó)際電工委員會(huì)IEC第88工作委員會(huì)（IEC TC 88）在編制風(fēng)電機(jī)組系列標(biāo)準(zhǔn)IEC61400時(shí)，編制了一個(gè)技術(shù)報(bào)告（TR)，作為IEC 61400系列標(biāo)準(zhǔn)的24部分于2002年6月出版。該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)由我國(guó)風(fēng)標(biāo)委等同采用上報(bào)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)時(shí)IEC是想為這個(gè)相對(duì)年經(jīng)的工業(yè)提供雷電和防雷知識(shí)。該標(biāo)準(zhǔn)提供了一些風(fēng)力機(jī)雷害的背景資料，也提供了最實(shí)用的防雷指導(dǎo)。在幾年的實(shí)踐中證明了該技術(shù)報(bào)告對(duì)防止和減少風(fēng)電機(jī)組的雷害是有效的。近年來(lái)，全世界清潔能源發(fā)展勢(shì)頭越來(lái)越猛，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)迅速向大功率風(fēng)力機(jī)發(fā)展，并且更加繁榮和更加成熟，風(fēng)場(chǎng)向外海設(shè)置，使雷害的問(wèn)題比2002年以前更加復(fù)雜和突出。因此！EC第88工作委員會(huì)正在制定一個(gè)作為風(fēng)電機(jī)組防雷標(biāo)準(zhǔn)的文件供風(fēng)電行業(yè)人員使用。將IEC 61400由技術(shù)報(bào)告（TR）升級(jí)為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（TS）。
　　風(fēng)電機(jī)組的雷害
　　2006年，IEC的TC81發(fā)布了系列標(biāo)準(zhǔn)IEC 62305《雷電防護(hù)》。它主要是建筑物及建筑物內(nèi)的電氣電子設(shè)備的防雷規(guī)則，對(duì)于風(fēng)電機(jī)組，其基本原則可以采用，但具體的防護(hù)方法則需要根據(jù)風(fēng)機(jī)和風(fēng)場(chǎng)的特點(diǎn)確定，這也是I EC第88工作委員會(huì)第24項(xiàng)目組編制新的風(fēng)電機(jī)組防雷的原因。
　　IEC第88工作委員會(huì)第24項(xiàng)目組認(rèn)為，風(fēng)電機(jī)組的雷害是其它建筑物不曾有的，因?yàn)椋?br /> 　　 —風(fēng)電機(jī)組是高度超過(guò)150m的高大構(gòu)筑物；
　　 —風(fēng)電機(jī)組常常布置在非常容易
　　受到雷擊的場(chǎng)地；
　　—風(fēng)電機(jī)組的許多暴露部件，如葉片和機(jī)艙蓋往往由不能承受直擊雷或傳導(dǎo)直擊雷電流的復(fù)合材料制成；
　　 —葉片和機(jī)艙是轉(zhuǎn)動(dòng)的：
　　—雷電流必須通過(guò)風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)到大地，因此，實(shí)際上大部分雷電流將流經(jīng)或靠近所有的風(fēng)力機(jī)部件。
　　—風(fēng)電場(chǎng)中的風(fēng)電機(jī)組往往位于接地條件不好的區(qū)域。

　　直擊雷可以使風(fēng)輪葉片遭到損毀。雷電電磁脈沖等非直接雷擊可以使發(fā)電機(jī)、變壓器、變頻器等電氣設(shè)備和控制、通信、SCADA等電子系統(tǒng)等災(zāi)難性損壞。也有極個(gè)別的輪v、齒輪箱、液壓系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)及機(jī)械制動(dòng)器等遭到雷擊損壞。在2008到2009年期間，我國(guó)的風(fēng)機(jī)雷害也開(kāi)始顯現(xiàn)，筆者在風(fēng)場(chǎng)，親眼看見(jiàn)了風(fēng)機(jī)葉片，變頻器以及控制、通信、SCADA等電子系統(tǒng)受雷害造成經(jīng)濟(jì)損失的情景。
　　按照雷害次數(shù)統(tǒng)計(jì)，控制系統(tǒng)、傳感器、通信、SCADA等弱電部件的雷害概率較大，這是因?yàn)檫@些弱電器件的耐過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較弱，雷電電磁脈沖一即雷電感應(yīng)過(guò)電壓會(huì)使其損壞，但由于維修方便，直接和間接經(jīng)濟(jì)損失與風(fēng)輪葉片比較不算很大。風(fēng)輪葉片在直擊雷襲擊的時(shí)可能會(huì)損毀，直擊雷概率較小，風(fēng)輪葉片遭到直擊雷襲擊的概率更小，但葉片一旦遭到雷擊，損壞就會(huì)比較嚴(yán)重，葉片維修和恢復(fù)都很費(fèi)事，離岸和在邊遠(yuǎn)地區(qū)設(shè)置的風(fēng)機(jī)，運(yùn)輸物資極其困難，維修人員的開(kāi)銷很大，同時(shí)風(fēng)電場(chǎng)停止運(yùn)行的收入損失也是巨大的。因此，風(fēng)輪葉片的雷害造成的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失都是巨大的，所以葉片的雷害最引人關(guān)注。