风力发电机如何防雷电

“我抓住了闪电！”

1752年5月，在电闪雷鸣的波士顿，富兰克林紧握系着风筝线的铁钥匙对儿子大声喊道。富兰克林借用风筝成了第一个触摸到闪电的人，但后来的物理学家发现：风筝不可能受到雷击，否则富兰克林就会被当场击毙，他只是幸运地摸到了风筝感应生成的环境电荷。

每天有数千万次闪电光顾地球虽然富兰克林触摸到的很可能不是闪电（雷电），但闪电确实是自然界中的常客，全球范围内平均每天会发生800万次闪电。其中，委内瑞拉的卡塔通博河口每年就有297天会出现闪电，可谓“雷神”在地球的第二故乡。

闪电不仅发生次数多，携带的电压也非常大，目前统计到的闪电最大电压高达10亿伏特。

“活靶子”风力发电机怎么避开雷电大气中各种带电粒子分布极其混乱，雷电往往呈现蜿蜒曲折的姿态。当其距离地面100多米时，会逐渐受到地面环境的影响。风力发电机具有纤细高耸的身躯，叶尖高度甚至超过200米，它们通常位于开阔的荒漠、草原、浅海、丘陵等区域，很容易成为闪电眼中的“活靶子”。

随着雷云逼近、雨水降临，雷电会慢慢伸出魔爪，首当其冲的雷击对象就是叶片。晴天时的叶片中只有少量电荷，而雷雨前则会在表面富集大量电荷。

那叶片是如何防雷的呢？原来，在不改变外形的前提下，风力发动机进行了防雷保护——叶片埋入了金属叶尖以及多组圆柱状的“避雷针”，从而对风力发动机进行保护。

小链接：高层建筑的“保护神”—避雷针凡是高层建筑都装有肉眼可见的避雷针，能有效避免裸露在大气中的设施遭受雷击。早在1754年，避雷针就已经在欧洲问世并开始应用，此后迅速扩展到全世界，成为高层建筑的必需品。

避雷针利用尖端放电的特性，吸引附近的雷电流，再通过引下导线将其导入大地。因此，避雷针的“避”雷实际上是“引”雷。当然，避雷针只是民间通俗的说法，“接闪器”是它的专业名字。

风力发电机防雷有多难？但是，安装了接闪器是否能高枕无忧呢？

实际上，没有任何接闪器能保证100%成功拦截雷电。从理论上讲，迎风面更容易“遭雷劈”，但早期叶片的雷击统计数据显示，叶片背面常常被闪电击中。这是由于早期叶片的制造工艺导致的：叶片内部的引向导线靠近背风面，在一定程度上限制了接闪器准确“引”雷的能力。此外，与静止建筑物不同，风电机组在运行过程中，叶片会持续不断旋转，这会对接闪的有效性造成显著影响。

除了闪电直接击中风力机叶片造成了破坏，雷电流产生的感应电流、接地体在雷击时产生的瞬间高电位“反击”都会使电器设备受损。因此，对于风力发电机机舱内的发电机、变频器等电力设备来说，闪电是它们的致命威胁。

叶片防雷在风电叶片设计中至关重要，早期的叶片主要由欧美发达国家主导开发，这些地区的雷电活动并不频繁。而我国安装风力发电机区域的地质地貌复杂多样，各区域雷暴活动差异大，国外成熟的产品在国内面临着水土不服的问题。随着新型风力发电机机组高度和叶片长度的不断增加，叶片防雷已经迫在眉睫。