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雷電是一種大氣中放電現(xiàn)象，產(chǎn)生于積雨中，積雨云在形成過程中，帶電云團(tuán)可能對(duì)地面放出下行先導(dǎo),遇到上行先導(dǎo)時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生由地面向云團(tuán)的逆導(dǎo)主放電。在其主放電階段里，會(huì)出現(xiàn)很大的雷電流（幾十千安甚至更高），并隨之發(fā)生強(qiáng)烈的閃電和巨響，這就形成雷電。風(fēng)機(jī)具有諸多引雷特性，雷電擊中風(fēng)機(jī)原理圖【如圖1所示】。

圖1 雷電擊中風(fēng)機(jī)原理圖

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的雷擊危害主要包括：直接雷擊造成的機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)、沖擊波等損壞，例如葉片擊穿、折斷、起火等損壞；雷電感應(yīng)造成的感應(yīng)過電壓損壞，電磁感應(yīng)損壞，例如電氣設(shè)備模塊燒毀、故障失靈、永久失效等損壞。由于雷擊造成風(fēng)機(jī)停機(jī)，造成發(fā)電量損失，帶來經(jīng)濟(jì)損失。

目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的防雷部分主要參考的是《IEC 61400-24風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)第24部分：雷電防護(hù)》。按照標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)機(jī)須配置外部雷電保護(hù)及內(nèi)部雷電保護(hù)系統(tǒng)，外部雷電保護(hù)系統(tǒng)包括：接閃系統(tǒng)、引下線系統(tǒng)、接地系統(tǒng)；內(nèi)部雷電保護(hù)系統(tǒng)（防止雷電電磁脈沖（LEMP）損壞）包括：等電位聯(lián)結(jié)、電磁屏蔽、綜合布線及電涌保護(hù)器（SPD）。

現(xiàn)今，幾乎所有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)都配備引下線裝置，且在風(fēng)機(jī)機(jī)艙頂部都裝有接閃器，可是這些裝置不能完整地保護(hù)風(fēng)機(jī)免受雷電破壞。當(dāng)風(fēng)機(jī)落雷時(shí)，雷電所產(chǎn)生或者帶來的電勢(shì)以及磁場(chǎng)包圍整個(gè)風(fēng)機(jī)，包括葉片，機(jī)塔，電線，以及機(jī)艙，防雷產(chǎn)品并不能保護(hù)整個(gè)風(fēng)機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)落雷后，輕者葉片受損出現(xiàn)裂痕，嚴(yán)重則風(fēng)機(jī)起火造成事故，不管哪樣，直接后果即非計(jì)劃停機(jī)，如果是海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)，則需配備專業(yè)檢修船以及人員，如發(fā)生大故障，還需調(diào)用大型浮吊，且檢修還得受天氣的制約。因此，雷擊所引起的風(fēng)機(jī)故障對(duì)發(fā)電量以及修復(fù)成本的影響是巨大的。

國外研究表明，在雷擊閃電事件中，絕大部分伴隨有上行閃電。而對(duì)高聳建筑物造成破壞的，主要是因?yàn)樯闲虚W電包含長時(shí)間雷擊電流，也叫初始連續(xù)電流（簡稱“Icc”）。Icc電流中不會(huì)有任何脈沖電流分量，并且隨后也不會(huì)出現(xiàn)回?fù)簦�無后續(xù)沖擊電流）。在2000年至2013年針對(duì)蓋斯伯格塔進(jìn)行的雷擊電流監(jiān)測(cè)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，總計(jì)實(shí)測(cè)閃電765次，上行閃電就有713次，其中又包含“Icc事件”338次，占上行閃電情況約47%，也就是將近一半，而這338個(gè)“Icc事件”都沒有被現(xiàn)有閃電定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到。

初始連續(xù)電流Icc的累計(jì)電荷量通常大于300C（LPL I的要求），通常大于10/350沖擊放電電流的能力，更易導(dǎo)致材料的熔化和腐蝕，而Icc無法被現(xiàn)有的閃電定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到。而風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)告訴我們，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雷電的發(fā)生，時(shí)間了解雷擊情況，并及時(shí)采取有效的后續(xù)措施，可以顯著降低雷電災(zāi)害天氣對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)關(guān)鍵設(shè)備造成的破壞風(fēng)險(xiǎn)。

而新發(fā)布的關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組雷電保護(hù)的國際標(biāo)準(zhǔn)修訂版IEC 61400-24（2019）也提出建議為風(fēng)力發(fā)電機(jī)配備雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)承受的所有雷電流，也包括監(jiān)測(cè)初始連續(xù)電流Icc，從而為后續(xù)維護(hù)提供指導(dǎo)方向。

圖2 DEHN雷電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置示意圖

因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配置一套可靠的系統(tǒng)，能夠監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)承受的所有雷電流（特別是Icc）是非常必要的。德和盛電氣（DEHN）專業(yè)研究雷電防護(hù)相關(guān)技術(shù)超過百年（至今112年），其開發(fā)的雷電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由葉片監(jiān)測(cè)裝置、數(shù)據(jù)采集器、測(cè)量線圈及集線器組合而成，結(jié)構(gòu)和配置如圖2所示，能夠?qū)崿F(xiàn)上述這些功能。應(yīng)用DEHN雷電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的價(jià)值，主要包括如下三個(gè)方面：

一、避免二次損壞并減少停機(jī)時(shí)間。風(fēng)機(jī)一旦被雷電擊中（包括一般閃電定位系統(tǒng)無法監(jiān)測(cè)到的Icc），傳感器會(huì)立刻顯示發(fā)生雷擊并發(fā)出警報(bào)。這樣能讓風(fēng)場(chǎng)運(yùn)維人員迅速做出反應(yīng)，并能在風(fēng)電場(chǎng)中具體定位被雷電擊中風(fēng)力發(fā)電機(jī)，避免由于不確定哪臺(tái)風(fēng)機(jī)遭受雷擊，而進(jìn)行盲目排查所帶來的高額檢修成本以及非計(jì)劃停機(jī)時(shí)長。當(dāng)雷擊事故只造成輕微損壞時(shí)，及時(shí)維修將縮短停機(jī)時(shí)間，運(yùn)維人員也可以從后臺(tái)判斷是否需要對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行全面維護(hù)，以避免任何二次損壞，例如葉片損壞；

二、雷擊電流參數(shù)監(jiān)測(cè)�？商峁┛焖倥袛嗳~片、機(jī)艙、塔筒是否遭受雷擊。若遭受雷擊，提供雷電的峰值電流、初始連續(xù)電流Icc、電荷量、比能量和陡度等參數(shù)信息，提醒運(yùn)維人員及時(shí)進(jìn)行詳細(xì)地檢查，避免造成斷裂、起火等重大事故；

三、作為保險(xiǎn)公司的可靠證據(jù)。測(cè)量所有雷電流，包括初始連續(xù)電流Icc，以及雷暴期間每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)遭受直擊雷的次數(shù)，這些數(shù)據(jù)可以作為保險(xiǎn)公司理賠時(shí)直接可靠的證據(jù)。

關(guān)于DEHN：

DEHN是一家具有百年歷史的德國企業(yè)，專注于雷電防護(hù)領(lǐng)域，為客戶提供系統(tǒng)解決方案，是行業(yè)技術(shù)的領(lǐng)跑者。

作為DEHN集團(tuán)在中國設(shè)立的全資子公司，德和盛電氣（上海）有限公司成立于2005年，銷售業(yè)務(wù)和服務(wù)覆蓋全國，公司為客戶提供可靠的防雷解決方案、技術(shù)支持和培訓(xùn)、物流服務(wù)、設(shè)計(jì)咨詢、測(cè)試等業(yè)務(wù)，同時(shí)還致力于智能防雷保護(hù)系統(tǒng)和電涌保護(hù)器的研發(fā)和設(shè)計(jì)，積極參與國際、國家、行業(yè)、團(tuán)體等各類防雷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定。具備國內(nèi)先進(jìn)水平的實(shí)驗(yàn)室，可以支持本地研發(fā)活動(dòng)和更好地服務(wù)本地客戶，實(shí)驗(yàn)室能力完整覆蓋8/20μs和10/350μs沖擊測(cè)試、針對(duì)交流和直流SPD 的熱穩(wěn)定測(cè)試、失效模式模擬測(cè)試、組合波測(cè)試和環(huán)境可靠性測(cè)試等。

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