随着海上风电机组单机容量增大,机组整机高度越来越高,处于海上环境的风电机组遭受雷击的风险大大提高。海上风电机组维修运行成本高昂,对可靠性提出了更高的要求,海上风电机组雷电保护是令人关心的重要问题,相关研究对于海上风电场设计以及机组安全运行具有重要的理论和实践指导意义。本文针对海上风电场集电系统雷电过电压、海上风电机组接地技术、风电机组叶片雷击附着特性三个方面开展了研究,主要进展如下：针对风电场集电系统避雷器、机组升压变压器雷击损坏现象,开展了单台及多台风电机组—海缆线路组成的集电系统的雷电过电压数值计算,区分机组升压变压器塔上布置、塔底布置等三种布置形式,研究了雷电流幅值、雷电流波形、机组冲击接地电阻以及电缆护层接地方式等因素对海上风电场集电系统雷电过电压的影响,揭示了雷击致风电场集电系统避雷器等设备损坏机理,提出了海上风电场集电系统雷电过电压保护接线方式,给出了避雷器配置位置、标称放电电流推荐值和绝缘配合建议。海上风电机组基础受地形条件限制以及施工难度,接地特性能否满足系统故障和雷电防护的要求是设计需要回答的问题。本文针对潮问带、近海风电场运用最多的三种类型风电机组基础形式—单桩基础、三脚架式基础和重力式基础,建立了考虑海水、粘土层和砂石层结构的计算模型,开展了海上风电机组接地装置的工频特性参数和冲击特性参数数值计算,分析了海水深度、粘土层土壤电阻率及厚度、砂石层土壤电阻率以及基础结构尺寸参数等因素对海上风电机组接地特性的影响,揭示了海水影响的关键机制,评价了海上风电机组接地安全性,为海上风电机组接地设计提供了依据。现代风电机组一般采用在叶面布置离散型接闪器,风电机组叶片雷击损坏损坏是目前风电场常见的事故,各风电设备制造商叶片接闪器设计差异较大而标准缺乏规定,接闪器布置对雷击附着特性以及接闪概率有着怎样的影响是值得研究的基础问题。本文针对海上风电机组叶片典型结构,提出了风电机组叶片雷击附着特性试验方法,分别开展了40m和70m两种叶片缩比模型雷击附着特性试验,得到了风电机组叶片接闪器布置方式、数量对叶片雷击附着部位及附着概率影响的定量数据,揭示了接闪器位置和数量对叶片雷电附着影响机理,提出了风电机组叶片接闪器优化布置方法。