高海燕

摘 要： 隨著科學技術水平的不斷提高，人們越來越重視可再生清潔能源的發(fā)展。風能是目前技術比較成熟并且具有一定開發(fā)規(guī)模的可再生能源之一。風能發(fā)電不僅能夠為人們提供一定的電力資源，同時也是一種綠色的能源。風力發(fā)電機組是在自然環(huán)境條件下進行工作的，非常容易受到外界環(huán)境的影響。近年來，風力發(fā)電機組的單機容量逐漸增大，能夠吸收較多能量的同時，也增大了發(fā)電機組被雷擊的風險。本文就雷電對風力發(fā)電機組的危害及防御對策展開相關敘述，希望能夠進一步推動我國的風力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展。

關鍵詞： 雷電;風力發(fā)電機組;危害;防御對策

【中圖分類號】TM315 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）21-0195-01

引言：隨著風力發(fā)電機組容量的增大，被雷擊的風險也隨之增大。雷擊已經成為了自然界中對風力發(fā)電機組安全運行危害的一個因素。發(fā)生雷電時，雷電會釋放較多的能量，造成風力發(fā)電機組葉片損壞、內部元器件損壞等問題。如果風力發(fā)電機組被雷電擊中，不僅會導致風力發(fā)電機組出現(xiàn)停機、損壞等現(xiàn)象，損失許多發(fā)電量，也會造成巨額的維修費用。為了能夠有效降低雷電對風力發(fā)電機組的危害，相關人員需要及時做出具有針對性的預防措施，進一步提高對風力發(fā)電資源的能源利用率。

1 雷電的相關特征以及雷電對風力發(fā)電機組的具體危害

1.1 雷電的相關特征

雷電主要是由于空氣中的塵埃、冰等物質在大氣中產生劇烈運動所造成的，云層中會形成一個帶電中心，這些物質在運動的過程中如果被其他不同電性的帶電中心擊穿，就會形成較大能量的放大現(xiàn)象。雷電的沖擊電流非常大，高達幾萬，有時候甚至幾十萬安培。雷擊的時間非常短，先導放電、主放電、余光放電三個過程加起來一般不會超過60微秒。雷電流的變化梯度非常大，沖擊電壓也較高。強大的電流會產生一個交變磁場，該磁場的感應電流非常大。一般情況下，雷擊主要分為感應雷、直擊雷、球形雷三種形式[1]。

1.2 雷電對風力發(fā)電機組的具體危害

一般情況下，雷電對電氣設備產生危害的主要途徑是雷電波入侵、雷電直擊、雷電感應等方式。風力發(fā)電機組一般位于風能資源較好、視野比較開闊的自然環(huán)境，整個風力發(fā)電機組是完全暴露在自然環(huán)境中的。通常風力發(fā)電機組發(fā)生雷擊事故的概率是與風力發(fā)電機組的平均高度成正比的。由于風力發(fā)電組的大型葉片高度較高，大型葉片被雷擊的概率是最高的。風力發(fā)電機的防雷環(huán)境較差，內部的多個電子器件都被放置在一個較小的區(qū)域內。如果發(fā)生雷擊現(xiàn)象將會造成很嚴重的危害，很可能會導致風力發(fā)電機組大型葉片爆炸、內部電子元件損壞。不僅會損失較多的發(fā)電量，同時也會造成巨額的維修費用。

風力發(fā)電機組的地理環(huán)境不同，可能會遭受雷擊的概率和雷擊的具體程度也會有所區(qū)別。通常情況下，處于山區(qū)的風力發(fā)電機組發(fā)生雷擊事故的概率往往較高。風力發(fā)電機組受到雷擊后，幾乎一半的能量會被引流放入地面，但是40%左右的能量依舊會在供電系統(tǒng)內部進行分流。5%左右的雷擊能量會通過風力發(fā)電機組的通信電纜分流，剩下的雷擊能量一般會通過其他的管道、線纜等分流。雷電擊中風力發(fā)電機組之后，附近地區(qū)的電壓會升高，周圍環(huán)境也會形成一個巨大的跨步電壓。雷擊入侵風力發(fā)電機組之后，內部的設備之間也會產生地電位反擊。風力發(fā)電機組遭受雷擊的概率與具體的安裝位置、安裝的高度、發(fā)電機組的分布情況等之間存在著十分密切的聯(lián)系[2]。

2 風力發(fā)電機組的具體防雷對策

2.1 利用新型材料防止風力發(fā)電機組被雷擊

雷電對電氣設備的破壞性較強，通過降低風力發(fā)電機組設備結構內部的阻抗，使其對地面形成通路是能夠有效避免雷擊的。依據(jù)這一特性，在風力發(fā)電機組的大型葉片上加入導電性能較好的碳釬維材料，在葉尖部位處安裝一個避閃器，使電纜與大型葉片法蘭相互連接，再經過內部的接地線引入地網就能夠形成一個防雷效果較好的雷電通道。發(fā)生雷擊事故時，強大的雷擊電流會通過該雷電通道放入大地，有效避免雷擊事故的發(fā)生，同時也不會造成風力發(fā)電機組的大型葉片損壞。

2.2 利用避雷網來防止雷電事故發(fā)生

相關設計人員可以在整個風場建筑工程的基礎之上，將導電橫截面積足夠的金屬導體連接成一個低電阻的避雷網絡，實現(xiàn)避免雷電事故發(fā)生的目的。接地電阻較小，雷擊事故發(fā)生時，所產生的巨大電流才能迅速地釋放到大地之中。風力發(fā)電機組的電子設備也能夠有效避免強電流高電壓的沖擊，對風力發(fā)電機組的相關設備也能夠起到一個良好的保護效果。

2.3 利用避雷器來防止雷電事故的發(fā)生

所謂避雷器，也就是通常所指的電涌保護器。相關人員通過在風力發(fā)電機組的電力電纜和通訊控制線路上安裝避雷器，就能夠將因為雷電感應而進入電力電纜線、通訊控制線路內的高電壓限制在安全范圍內。安裝避雷器能夠有效地避免設備發(fā)生雷擊事故時，出現(xiàn)設備損壞或者設備燒毀的現(xiàn)象。此外，通常情況下，風力發(fā)電機組的通訊設施抗干擾能力較差，為了能夠有效避免雷擊事故所帶來的相關影響，風力發(fā)電機組與風場監(jiān)管系統(tǒng)中的通訊聯(lián)系方式可以修改為光纖傳輸。光纖傳輸能夠有效避免雷擊事故發(fā)生時產生的影響。

總結：綜上所述，我國風力發(fā)電機組因為雷擊事故而產生巨額經濟損失的案例屢見不鮮。為了能夠進一步推進我國電力能源的發(fā)展，相關人員需要加強設備防雷意識，積極做好防雷的相關措施。利用新型材料、避雷網、避雷器等方式都能夠有效避免風力發(fā)電機組發(fā)生雷擊事故的概率。雷電事故發(fā)生時，雷電產生的能量十分巨大，雷擊的方式也是多種多樣。及時采取合理的防雷措施，不僅能夠避免巨額的經濟損失，同時也能夠進一步提高我國風力發(fā)電機組防雷的技術水平，促進我國風力發(fā)電的發(fā)展。

參考文獻

[1] 張潛玉.雷電對風力發(fā)電機組的危害及防御對策[J].科技風，2015，000（016）：69-69.

[2] 林品樂，陳光健.淺談風力發(fā)電機組的雷電防護措施[J].建筑工程技術與設計，2015，000（005）：767-767.