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風(fēng)能是當(dāng)前技術(shù)最成熟、最具備規(guī)模開發(fā)條件的可再生潔凈能源。風(fēng)能發(fā)電為人與自然和諧發(fā)展提供了基礎(chǔ)。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是在自然環(huán)境下工作，不可避免的會受到自然災(zāi)害的影響。
    由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量越來越大，為了吸收更多能量，輪轂高度和葉輪直徑隨著增高，相對的也增加了被雷擊的風(fēng)險，雷擊成了自然界中對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行危害最大的一種災(zāi)害。雷電釋放的巨大能量會造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片損壞、發(fā)電機(jī)絕緣擊穿、控制元器件燒毀等。我國沿海地區(qū)地形復(fù)雜，雷暴日較多，應(yīng)充分重視雷擊給風(fēng)力風(fēng)電機(jī)組和運(yùn)行人員帶來的巨大威脅。

風(fēng)機(jī)的防雷是一個綜合性的防雷工程，防雷設(shè)計的到位與否，直接關(guān)系到風(fēng)機(jī)在雷雨天氣時能否正常工作，并且確保風(fēng)機(jī)內(nèi)的各種設(shè)備不受損害等。
一、 直擊雷防護(hù)
    風(fēng)機(jī)主體高度約80米，葉片長度約40米，即風(fēng)機(jī)最高點(diǎn)高度約為120米，且大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)位于空曠地帶，較孤立。風(fēng)機(jī)的高度加上所處特殊的環(huán)境，造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)在雷雨天氣時極易遭受直擊雷。
    國際電工委員會對防雷過電壓保護(hù)的防護(hù)區(qū)域劃分為：LPZ0 區(qū)（LPZ0A、LPZ0B），LPZ1 區(qū)，LPZ2 區(qū)。   
    在金屬塔架接地良好的情況下，葉片、機(jī)艙的外部（包括機(jī)艙）、塔架外部（包括塔架）、箱式變壓器應(yīng)屬于LPZ0 區(qū)，這些部位是遭受直擊雷（繞雷）或不遭受直擊雷但電磁場沒有衰減的部位。機(jī)艙內(nèi)、塔架內(nèi)的設(shè)備應(yīng)屬于 LPZ1 區(qū)，這其中包括電纜、發(fā)電機(jī)、齒輪箱等。塔架內(nèi)電氣柜中的設(shè)備，特別是屏蔽較好的弱電部分應(yīng)屬于 LPZ2。
    對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 LPZ0 區(qū)防雷過電壓保護(hù)裝置進(jìn)行技術(shù)分析，在 LPZ0 區(qū)內(nèi)，直擊雷的防護(hù)在沒有技術(shù)突破的前提下仍然沿用傳統(tǒng)的富蘭克林避雷方法：利用自身的高度使雷云下的電場發(fā)生畸變，從而將雷電吸引，以自身代替被保護(hù)物受雷擊，以達(dá)到保護(hù)避雷的目。這就要求風(fēng)機(jī)的葉片的制作及其材料提出很高的要求，即葉片必須能夠承受足夠大的電流，并且在葉片上添加導(dǎo)電性能良好、自身重量輕的類似于碳纖維的材料，用單獨(dú)的線纜將葉片與塔身連接在一起，為雷電流泄放提供一個良好的通道。
       根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用性質(zhì)及其重要性，參照《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》50057-2010關(guān)于建筑物的防雷分類，風(fēng)力發(fā)電機(jī)劃分為二類防雷建筑，以上直擊雷的防護(hù)是建立在一個有良好接地體的基礎(chǔ)上的，參照《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010 及《微波站防雷與接地設(shè)計規(guī)范》YD2011-93 相關(guān)條款，風(fēng)力發(fā)電機(jī)防雷接地電阻不能小于5Ω。
二、 風(fēng)輪、機(jī)艙、水平軸、尾舵和塔身的等電位連接
    機(jī)艙外殼應(yīng)采用鋼板制成，作為承受直擊雷的載體，按照GB50057-2010的要求，鋼板厚度必須大于4mm，在機(jī)艙的上方安裝幾支避雷短針，防止雷電發(fā)生繞擊和側(cè)擊時，穿透機(jī)艙，對機(jī)艙內(nèi)設(shè)備造成損壞。如果機(jī)艙外殼為復(fù)合材料時，應(yīng)在機(jī)艙外面敷設(shè)金屬網(wǎng)格，兼作接閃器和屏蔽之用。網(wǎng)孔宜為30cm×30cm，鋼絲直徑不宜小于2.5mm。必要情況下，需通過屏蔽計算，加大金屬網(wǎng)格的密度和鐵絲的直徑。初步估算，對于0.25/100μs的雷電流，應(yīng)不小于40db,各網(wǎng)格連接處應(yīng)焊接以保證電氣連接。
    風(fēng)輪與機(jī)艙間、機(jī)艙與塔柱間、尾舵與水平軸間應(yīng)通過鉚接、焊接或螺栓連接等方法做可靠電氣連接，也可以通過單獨(dú)的多股塑銅線（截面不小于16mm2），各連接過度電阻盡量小，一般不大于0.03Ω。
以上各部件連接為一個電氣的整體，使之遭受雷擊時，能有一個快速的通道沿塔身引入接地裝置。
三、 電磁屏蔽
    由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)為高聳塔式結(jié)構(gòu)，非常緊湊，發(fā)電機(jī)、信息系統(tǒng)、控制系統(tǒng)都靠近塔壁，無論風(fēng)輪、機(jī)艙、水平軸、還是尾舵受到雷擊，機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)及控制系統(tǒng)等設(shè)備可能受到機(jī)艙的高電位反擊，在電源和控制回路沿塔筒引下過程中，也可能受到反擊。
    對發(fā)電機(jī)及其勵磁系統(tǒng)，繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)、通信和信號以及計算機(jī)系統(tǒng)都應(yīng)安裝相應(yīng)的過電壓保護(hù)裝置。
    電力和信息回路由機(jī)艙到地面并網(wǎng)柜、變流器、塔底控制柜處應(yīng)采取屏蔽電纜外，還應(yīng)穿入接地鐵管，使反擊率降低。各回路應(yīng)在柜內(nèi)安裝相應(yīng)防雷裝置，這樣DBSGP（分流、均壓、屏蔽、接地）系統(tǒng)在各節(jié)點(diǎn)層層設(shè)防。
    各電氣柜采用金屬薄板制作，可以有效地防止電磁脈沖干擾，在電源控制系統(tǒng)的輸入端，處于暫態(tài)過電壓防護(hù)的目的，采用壓敏電阻或暫態(tài)抑制二極管等保護(hù)設(shè)備與屏蔽系統(tǒng)連接，每個電控柜用不小于16mm2的多股塑銅線與接地端子連接。
四、機(jī)艙內(nèi)各種柜的防護(hù)：
    各種柜內(nèi)的進(jìn)線、出線處必須按照雷電防護(hù)區(qū)域的劃分，通過雷擊風(fēng)險評估后，根據(jù)評估結(jié)果進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)建筑物信息系統(tǒng)的重要性和使用性質(zhì)確定雷電防護(hù)等級，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以定為B級防護(hù)。在被保護(hù)的設(shè)備處加裝三級浪涌保護(hù)器。第一級采用開關(guān)型的電涌保護(hù)器，第二級和第三級采用限壓型的電涌保護(hù)器。且各參數(shù)必須符合規(guī)范要求的最小值，即一級標(biāo)稱放電電流In≥15KA（10/350μs）或In≥60KA（8/20μs），二級標(biāo)稱放電電流I n≥40KA，三級標(biāo)稱放電電流I n≥20KA。
    對于690V/380V的風(fēng)力發(fā)電機(jī)供電線路，為防止沿低壓電源侵入的浪涌過電壓損壞用電設(shè)備，供電回路建議采用TN-S供電方式。
    1、變槳控制柜：變槳控制柜位于風(fēng)機(jī)頂端，雷雨天氣時容易遭受直擊雷，所以柜里電源線3x400vac/20A，300vdc/6A，24vdc（b）/10A，230vac（b）/2A等用電設(shè)備進(jìn)線前端應(yīng)安裝相應(yīng)的三相交流避雷器（imax：100KA）、單項交流避雷器（imax：100KA）和24V直流電源避雷器（In：5KA）。
    2、機(jī)艙到變槳柜通訊線采用雙絞線通訊，雙絞線兩端在進(jìn)入設(shè)備前應(yīng)安裝信號避雷器。雙絞線必須穿金屬管敷設(shè)或采用屏蔽雙絞線，且金屬管或屏蔽層兩頭接地。
    3、機(jī)艙控制室：機(jī)艙控制室位于風(fēng)機(jī)頂端，雷雨天氣時極易遭受直擊雷，里面的開關(guān)電源送到變漿控制柜內(nèi)的出線端 230vac（b）à300vdc/6A（變槳控制柜），開關(guān)電源 230vac（b）à24vdc（b）/10A（變槳控制柜）直流電源必須安裝電源浪涌保護(hù)器（In：5KA），開關(guān)電源 UPS230vacà24vdc（c）/10的24伏電源處安裝24V直流電源避雷器（In：5KA）。從塔底控制室到機(jī)艙控制室的Ups進(jìn)線端（機(jī)艙控制室）安裝電源避雷器（Imax：100KA）以上設(shè)備處必須安裝能承受通過一級分類實驗的電源浪涌避雷器。

塔底設(shè)備柜的防護(hù)
    1、UPS230vac 塔底控制室到機(jī)艙控制室的ups輸出端（塔底控制室）加裝電源避雷器（In：40KA）
    2、變流器到機(jī)艙發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的出線端和進(jìn)線端分別加裝通過二級分類試驗的電源避雷器（In：40KA）和通過一級分類試驗的電源避雷器（Imax：100KA）
    3、并網(wǎng)柜到發(fā)電機(jī)定子之間的出線端和進(jìn)線端分別加裝通過二級分類試驗的電源避雷器（In：40KA）和通過一級分類試驗的電源避雷器（Imax：100KA）
    4、各機(jī)柜的二次儀表線路應(yīng)加裝相應(yīng)的電源避雷器（In：20KA）。

    以上線纜建議采用穿金屬管走線或者采用鎧裝電纜，金屬管或鎧裝電纜必須在進(jìn)入設(shè)備柜之前接地。電源避雷器的接地宜和風(fēng)機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)體連接在一起。
    以上防護(hù)采用三級防護(hù)的原則，在易遭受直擊雷的部位加裝通過一級分類試驗的電源避雷器，在艙底的設(shè)備柜內(nèi)加裝通過二級分類試驗的電源避雷器，在弱點(diǎn)設(shè)備的電源處還應(yīng)加裝通過三級分類試驗的電源避雷器，使設(shè)備得到充分的保護(hù)。