浅析风力发电系统的防雷问题

风力发电是一种清洁的、为人与自然提供了和谐发展的可再生资源。由于风力发电系统工作在自然环境下，不可避免的会遭受到雷电的影响，涉及到的过电压保护及防雷接地问题会较多。雷击是自然界中对风力发电系统安全运行危害最大的一种灾害。如雷击会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。
　　由于风力发电机组的叶片高度较高，叶片成了最易受直接雷击的部件。叶片是风力发电机组最昂贵的部件之一，大部分雷击事故只损坏叶片的叶尖部分，少量的毁损坏整个叶片。雷击造成叶片损坏主要有两个方面：一方面是雷电击中叶尖后，释放大量能量，强大的雷电流使叶尖结构内部的温度急骤升高，水分受热汽化膨胀，从而产生很大的机械力，造成叶尖结构爆裂破坏，严重时使整个叶片开裂。另一方面雷击造成的巨大声波，对叶片结构造成冲击破坏，还有一点值得关注的是雷击一般是击中叶片上翼面。
　　针对雷电对设备的破坏特性，试验证明降低被击物体结构内部阻抗，对地形成通路就可以免遭雷击破坏。根据这一特性，在叶片上翼面复合材料中加入具有良好导电性能和比重轻的碳纤维，并在叶尖部位装一个接闪器，通过电缆与叶片法兰连接，再由轮毂通过塔架内的接地线接入地网形成雷电通道。当雷电击中叶片时，强大的雷电流 通过雷电通道泻入大地，达到避雷效果，而不致使对叶片及其他设备造成损坏。这样实际上叶片成了引雷针，将周围的雷电引来并提前放电，因此应特别注意雷电通道阻抗要非常小，连接导线要有足够导电截面及良好的导电性，接地网一定要保证尽量小的阻抗值。
　　另一方面，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。

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