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摘 要：随着我国社会经济增长，国内各行各业都得以良好的创新发展，人们生活水平的提高，促使现代化城市建设进程加快，城市中高层建筑的数量越来越多，雷电安全事故频发。此类事件还时常发生在风力发电系统中，由于风力发电系统受到雷击的危害，导致风电机组无法正常运行。本文通篇与读者一起探讨风力发电系统防雷技术存在的问题，结合防雷技术应用在风电机组中的实际性能情况进行简要分析，并有针对性的提出优化措施，以此保障风力发电系统的正常运行。
关键词：风力发电;防雷技术;
一、雷电对风力发电系统的危害
雷电的产生原理是由于大气层存在大量的正、负离子，使大气层自身拥有了微弱的导电功能以及生产电场、电流的功能，最后通过有机结合形成自然元素-雷电。雷电这种自然现象一般出现在海拔较高的山地亦或是层数较多的建筑物上空，除此之外，雷电在沿海区域也时常出现。由于风力发电机需要建立在海拔较高的山地或风能资源较多的海边，因此，在恶劣天气下较易受到雷电现象的危害。近年来，我国风电场遭受雷击事件时有发生，例如，浙江苍南风电场、本溪某风电场等等，我们通过对这些实例的分析，不难得出，综合几种自然灾害对风力发电系统的危害程度进行对比，雷电灾害风力发电机控制系统的危害程度最高，并且自然雷电对风力发电系统中的电气设备与发电系统也会造成不同程度的损坏，对叶片的损害造成了电力的大量流失，同时又耗费了无从计量的修理资金[1]。
二、风力发电系统在防雷措施中应注意的问题
结合我国近年来发生的雷击风力发电系统实例进行分析，雷击所造成的损坏基本是因为雷电以大伏电流的形式传递自身高温，进而使得风力发电系统的内部电磁场发生改变，最终导致风电机组成部分发生击穿现象。由此可见，风力发电系统如果想要最大限度的避免雷电灾害的袭击，必须通过防雷设备设施将雷电流迅速、安全的導入地面[2]。
（一）外部系统防雷
风力发电系统的防雷系统主要分为外部系统防雷以及内部系统防雷，外部系统防雷主要依靠叶片、机航、塔架技术以及接地网技术，在雷电击中风电系统叶片的过程中，外部温度骤变，导致湿气体的体积在极短的时间内发生膨胀，叶片无法承受的巨大压力使其出现击穿击断现象，外部高温致使发电机故障，在这种情况下，轮毂的积极作用将转变为负面影响。这里建议相关工作人员在叶片顶端设置排水孔。除此之外，风力发电系统外部的雷击概率不是由叶片的导电性决定，而是取决于叶片的形式。随着我国科技的创新发展，适用于风力发电系统的接闪器应运而生，将接闪器安装于叶片顶端能够有效的降低风力发电系统外部遭受雷击的概率，其防雷原理是将通过接闪器捕捉得来的雷电，利用外部的叶片腔导引线将其迅速、高效的引入地面。另外，在外部的机舱顶端装置接闪杆也可以有效的避免雷击，在安装接闪杆的过程中，将其中的引下线与机舱以及塔架相连接，保证在雷击时风力发电系统的电路能够正常运行[3]。
其次，雷电引地的效率取决于风力发电接地系统的质量，同时又关系到风电站所处环境中土壤的电阻率以及分散性，一般情况下，风电站土壤的电阻率越低，接地网的效果越好。如果风力发电系统所处区域的土壤电阻率过高，建议工作人员采取使用降阻剂以及换土等方式进行降低电阻，在降阻剂与换土等方式效果不明显的情况下，工作人员应该首先从经济与效率两方面对防雷措施重新进行考虑。工作人员可以利用环形铜环导体对以上防雷措施进行导电辅助，通常情况下环形铜环导体与塔架的安全距离是0.5m，此外，环形铜环导体必须以和塔架相连接的形式存在。相关人员可以通过风力发电系统所处区域土壤的电阻率设置环形铜环导体的半径长度，并且将8-16根垂直接地极焊接在水平接地极上（材质以铜包钢为最佳）。
（二）内部系统防雷
内部系统防雷措施主要分为等电位连接、屏蔽隔离以及过电压保护三种，以下对这三种内部系统防雷措施进行阐述：
首先是等电位连接，由于风力发电系统一般处于海拔较高的区域，因此其内部的风速计、风标等容易受到雷电灾害的威胁，将它们与外部系统中叶片顶端的避雷针相连接进行等电位接地，如此一来，能够有效避免内部系统遭受雷击的危害。其次是屏蔽隔离，将其科学合理的应用到风力发电防雷系统中可以大幅降低系统中各元件之间电磁耦合的消极影响。风电机机舱中的处理器以及地面控制器为保证实现光电隔离，增强信号传输效率，其电缆必须选用光纤材质。最后是过电压保护，一般情况下，塔底控制柜中的电源系统SPD可选用B-C级，其主要是按照SPD的原理以及不同的电磁兼容性保护区进行划分[4]。
三、结语
综上所述，在风电场运作过程中，受到雷击则会直接影响到风力发电设备的安全运行。由此可见，想要保证风电系统的正常运行，必须针对风电系统防雷技术进行有效的探究。本文通过列举国内发生过的实例，向读者阐述了雷电灾害对风电系统的危害与影响，并且从风力发电系统的外部系统防雷以及内部系统防雷两个角度分别做出了简要的防雷技术分析。我国当前的风力发电领域正处于创新发展阶段，行业与国家应当及时对其发展状态进行调整，基于此，能够较快形成风电行业技术规范。谨以此篇，供相关人员参考借鉴，以期为我国风电系统防雷与接地技术的创新贡献一份力量。
参考文献：
[1]牛峥，李丹丹，许旌玮，林舒杨，崔佳絮.风力发电系统防雷技术改进分析[J].中国新通信，2019，21（05）：139.
[2]樊娅男.风力发电防雷检测要点[J].科技风，2018（25）：177.
[3]顾爽，付学文，魏智娟.风力发电系统雷击过电压技术研究概论[J].内蒙古科技与经济，2017（05）：77-78+80.
[4]杨剑虹，常君得，高莉莉，刘一沛，杨扬，樊新宇.风力发电系统防雷技术分析与改进[J].科技展望，2016，26（31）：91.
关键词：风力发电;防雷技术;
一、雷电对风力发电系统的危害
雷电的产生原理是由于大气层存在大量的正、负离子，使大气层自身拥有了微弱的导电功能以及生产电场、电流的功能，最后通过有机结合形成自然元素-雷电。雷电这种自然现象一般出现在海拔较高的山地亦或是层数较多的建筑物上空，除此之外，雷电在沿海区域也时常出现。由于风力发电机需要建立在海拔较高的山地或风能资源较多的海边，因此，在恶劣天气下较易受到雷电现象的危害。近年来，我国风电场遭受雷击事件时有发生，例如，浙江苍南风电场、本溪某风电场等等，我们通过对这些实例的分析，不难得出，综合几种自然灾害对风力发电系统的危害程度进行对比，雷电灾害风力发电机控制系统的危害程度最高，并且自然雷电对风力发电系统中的电气设备与发电系统也会造成不同程度的损坏，对叶片的损害造成了电力的大量流失，同时又耗费了无从计量的修理资金[1]。
二、风力发电系统在防雷措施中应注意的问题
结合我国近年来发生的雷击风力发电系统实例进行分析，雷击所造成的损坏基本是因为雷电以大伏电流的形式传递自身高温，进而使得风力发电系统的内部电磁场发生改变，最终导致风电机组成部分发生击穿现象。由此可见，风力发电系统如果想要最大限度的避免雷电灾害的袭击，必须通过防雷设备设施将雷电流迅速、安全的導入地面[2]。
（一）外部系统防雷
风力发电系统的防雷系统主要分为外部系统防雷以及内部系统防雷，外部系统防雷主要依靠叶片、机航、塔架技术以及接地网技术，在雷电击中风电系统叶片的过程中，外部温度骤变，导致湿气体的体积在极短的时间内发生膨胀，叶片无法承受的巨大压力使其出现击穿击断现象，外部高温致使发电机故障，在这种情况下，轮毂的积极作用将转变为负面影响。这里建议相关工作人员在叶片顶端设置排水孔。除此之外，风力发电系统外部的雷击概率不是由叶片的导电性决定，而是取决于叶片的形式。随着我国科技的创新发展，适用于风力发电系统的接闪器应运而生，将接闪器安装于叶片顶端能够有效的降低风力发电系统外部遭受雷击的概率，其防雷原理是将通过接闪器捕捉得来的雷电，利用外部的叶片腔导引线将其迅速、高效的引入地面。另外，在外部的机舱顶端装置接闪杆也可以有效的避免雷击，在安装接闪杆的过程中，将其中的引下线与机舱以及塔架相连接，保证在雷击时风力发电系统的电路能够正常运行[3]。
其次，雷电引地的效率取决于风力发电接地系统的质量，同时又关系到风电站所处环境中土壤的电阻率以及分散性，一般情况下，风电站土壤的电阻率越低，接地网的效果越好。如果风力发电系统所处区域的土壤电阻率过高，建议工作人员采取使用降阻剂以及换土等方式进行降低电阻，在降阻剂与换土等方式效果不明显的情况下，工作人员应该首先从经济与效率两方面对防雷措施重新进行考虑。工作人员可以利用环形铜环导体对以上防雷措施进行导电辅助，通常情况下环形铜环导体与塔架的安全距离是0.5m，此外，环形铜环导体必须以和塔架相连接的形式存在。相关人员可以通过风力发电系统所处区域土壤的电阻率设置环形铜环导体的半径长度，并且将8-16根垂直接地极焊接在水平接地极上（材质以铜包钢为最佳）。
（二）内部系统防雷
内部系统防雷措施主要分为等电位连接、屏蔽隔离以及过电压保护三种，以下对这三种内部系统防雷措施进行阐述：
首先是等电位连接，由于风力发电系统一般处于海拔较高的区域，因此其内部的风速计、风标等容易受到雷电灾害的威胁，将它们与外部系统中叶片顶端的避雷针相连接进行等电位接地，如此一来，能够有效避免内部系统遭受雷击的危害。其次是屏蔽隔离，将其科学合理的应用到风力发电防雷系统中可以大幅降低系统中各元件之间电磁耦合的消极影响。风电机机舱中的处理器以及地面控制器为保证实现光电隔离，增强信号传输效率，其电缆必须选用光纤材质。最后是过电压保护，一般情况下，塔底控制柜中的电源系统SPD可选用B-C级，其主要是按照SPD的原理以及不同的电磁兼容性保护区进行划分[4]。
三、结语
综上所述，在风电场运作过程中，受到雷击则会直接影响到风力发电设备的安全运行。由此可见，想要保证风电系统的正常运行，必须针对风电系统防雷技术进行有效的探究。本文通过列举国内发生过的实例，向读者阐述了雷电灾害对风电系统的危害与影响，并且从风力发电系统的外部系统防雷以及内部系统防雷两个角度分别做出了简要的防雷技术分析。我国当前的风力发电领域正处于创新发展阶段，行业与国家应当及时对其发展状态进行调整，基于此，能够较快形成风电行业技术规范。谨以此篇，供相关人员参考借鉴，以期为我国风电系统防雷与接地技术的创新贡献一份力量。
参考文献：
[1]牛峥，李丹丹，许旌玮，林舒杨，崔佳絮.风力发电系统防雷技术改进分析[J].中国新通信，2019，21（05）：139.
[2]樊娅男.风力发电防雷检测要点[J].科技风，2018（25）：177.
[3]顾爽，付学文，魏智娟.风力发电系统雷击过电压技术研究概论[J].内蒙古科技与经济，2017（05）：77-78+80.
[4]杨剑虹，常君得，高莉莉，刘一沛，杨扬，樊新宇.风力发电系统防雷技术分析与改进[J].科技展望，2016，26（31）：91.