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目前，风电机组的单机容量越来越大。随着轮毂高度和叶轮直径的不断增加，也同样增加了风机被雷击的风险。兆瓦级风力发电机的叶片高度达到150m以上，因此风机的叶片部分特别容易被雷电击中。
据统计，北欧地区每100台风力发电机每年平均遭遇3.9-8次雷击损坏，其中控制系统和叶片是重灾区。
叶片一旦被雷击中就会造成损伤。一方面雷电击中叶片叶尖后，会释放大量的能量，使得叶片叶尖结构内部温度剧烈升高，引起气体膨胀、让压力上升，造成叶尖结构的爆裂性破坏，严重时会让整个叶片出现开裂；另一方面雷击造成巨大声波，同样会给叶片机造成冲击破坏。
雷击成了自然界中对风电机组安全运行危害最大的一种灾害。全球每年因雷击导致的风机损坏事故占比超15%，海上风电因环境复杂，损失率更高。
据报道，我国红海湾风电场建成投产至今发生了很多次被雷击的情况。其中，叶片被击中率达4%，其他通讯电器元件被击中率更高达20%。
若风电机组遭受雷击，除了损失修复期间应该发电所得之外，还要负担受损部件的拆装和更新的巨大费用。
那么风电在开发过程中如何“避雷”呢？
陆上风机要有三层“避雷盾”
如果只是简单地架设一些避雷针、防雷接地线路等，这种模式在过去的风电机组中或许能起到一定效果，但是随着我国沿海高山风电机组建设项目不断增多，风电机组中的线路、电力发电以及发电控制系统也呈现爆发式增长，传统的防雷措施已经难以满足实际保护需求。
陆上风机想要避免被雷电击中，需要安排好三重盾牌。
（一）叶片：动态接闪与碳纤维护甲
尖端接闪器：在叶片尖端安装金属接闪器，通过70mm?铜缆将雷电流导入轮毂；新型设计可采用分布式接闪器阵列，在叶片表面均匀布置多个小型接闪器，增大接闪面积，提高接闪概率；
碳纤维导电层：在叶片夹层中嵌入碳纤维材料，形成内部导电网络，减少雷击灼伤风险；
动态调整：雷暴预警时，通过控制系统使叶片停至水平位置，降低接闪概率。
（二）接地系统：降阻与防腐双管齐下
形接地网：以塔基为中心铺设半径≥10米的铜网，接地电阻需≤4Ω；
降阻剂与换土：在高电阻率土壤中注入降阻剂或置换低阻土壤，防止雷电流“堵车”；
防腐设计：采用铜包钢或热镀锌材料，避免盐碱腐蚀导致接地失效。
（三）智能防护：电涌保护与监测预警
多级浪涌保护器：在电源和信号线路入口安装I/II级防雷器，限制过电压幅值；
光纤传感监测：在叶片嵌入光纤，实时监测温度、形变和雷击痕迹，实现故障预判。
海上风电的“深海防雷战” 海上风机面临更频繁的雷击，年均雷暴日超80天，且盐雾会加速金属部件腐蚀，接地电阻可能随时间飙升。因此，针对海上风电防雷电策略需要更多防护。 （一）不锈钢预放电避雷针：叶片尖端采用耐腐蚀不锈钢材料，能让保护范围扩大30%； （二）法拉第笼效应：采用金属屏蔽电缆，其外层的金属屏蔽层与接地系统可靠连接，形成屏蔽体，阻挡外界电磁场的侵入，比如在机舱罩内壁安装铜网屏蔽层，可有效阻断电磁脉冲侵入电子设备； （三）浮动式接地系统：利用海水导电性，在海底铺设延伸接地网，降低跨步电压风险；系统应采用环形结构，确保连接的可靠性和均匀性。在连接点处，使用专用的等电位连接端子和连接器，保证电气接触良好； （四）耐腐蚀性要求：海上风电的接地系统需考虑海水环境的特殊性。传统的陆地接地极在海水中易发生腐蚀，因此可采用新型耐腐蚀接地材料，如镀铜钢接地极、柔性石墨接地带等。还需要对塔筒和叶片喷涂环氧富锌底漆，使其耐盐雾寿命不低于20年； （五）接地电阻电要求：为确保雷电的电流能够迅速有效地导入大地，海上风电接地系统的接地电阻应满足严格的要求。接地极的布置应根据地质条件和土壤电阻率进行优化，可采用水平接地极与垂直接地极相结合的方式，增大接地面积，降低接地电阻。在海底基础附近，可埋设多个垂直接地极，并通过水平接地带连接，形成一个完整的接地网络。 一般情况下，接地电阻应不大于4欧姆，在高土壤电阻率地区，可通过增加接地极数量、采用降阻剂或换土等措施降低接地电阻。定期对接地电阻进行检测，及时发现接地系统存在的问题并进行修复，保证接地系统的有效性。 陆海通用的防雷黄金法则 （一）等电位连接：将金属部件（如法兰、电缆屏蔽层）通过铜排连接，消除电位差引发的反击； （二）定期检测维护：每季度检查接地电阻，每年更换老化避雷器，台风季前全面排查。安装雷电监测系统，实时监测海上风电场周边的雷电活动情况。雷电监测系统可通过探测闪电产生的电磁脉冲、光学信号等，准确判断雷电的位置、强度、移动方向等参数。 在风力发电机组内部安装传感器，对叶片、电气系统、接地系统等关键部位的状态进行实时监测。 将监测数据实时传输至风电场的监控中心，为运行人员提供预警信息，以便提前采取防范措施，如暂停风机运行、关闭非必要的电气设备等。 （三）应急预案：在雷暴预警时远程停机，启用备用电源维持监控系统运行。 （四）应急演练：定期组织应急演练，模拟雷电灾害发生时的场景，提高运行和维护人员的应急处理能力，确保在发生雷电灾害时能够迅速、有效地采取应对措施，减少损失。 未来趋势：从被动防护到主动免疫 AI雷电预测：结合气象卫星数据，提前2小时预测雷击路径，动态调整风机姿态； 自修复材料：研发遇雷击后自动熔融修复的叶片涂层，减少停机损失； IEC标准升级：2024年新版标准要求风机具备“防雷韧性”，从设计源头提升抗雷能力。 无论是陆上还是海上，风机设备防雷都是一场“天、地、人”协同的“持久战”。随着材料科学和智能监测技术的突破，未来的风机或将实现“自适应防雷”，即使在雷电肆虐中依然稳如泰山。 素材来源：百度文库、电气技术、扬州中恒电气有限公司、火焰智能等
