风电发电机叶片遭受雷击的根本影响因素和CMCE消雷解决方案
来源:sertec
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作者:远华电气
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发布时间 :2025-09-11
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风力发电机叶片遭受雷击的根本原因在于旋转摩擦空气产生了多余的电荷。而CMCE多电场补偿器基于电容原理和静电感应原理，安装后可以不断吸收周围的电荷并中和，以mA电流的方式泄放入地。通过这个过程，可以降低和稳定周围大气的电场，避免空气击穿，从而消除了闪电的形成。
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问题背景
了解风力发电机叶片雷击的机理和影响因素，对于叶片的直击雷防护有很重要的作用。传统叶片的防雷依然停留在采用接闪器引雷的传统方式上，这种避雷方式不但效率低下，反而会带来更多的雷击损失。
影响风力发电机雷击的外在因素有很多，比如塔筒、叶片高度，叶片材料，地理位置，温湿度，旋转角度和下行先导位置等，但是内在因素只有一个，那就是产生击穿空气的强电场—电荷。因此，消除电荷是风力发电机防雷保护的重点。
一. 风力发电机遭受雷击的情况分析
统计数据表明，雷击相关事故占风电场所有自然灾害的60%以上。约三分之一的雷击相关事故导致风电机组直接损坏，三分之二的雷击事故是由感应雷电导致的电气设备损坏。叶片损坏占所有雷击事故的7%至10%，控制系统损坏占43%至51%，电气系统损坏占20%至32%。
总结：雷电对风力发电机的破坏占自然灾害的主要部分，1/3的直击雷会带来2/3的感应雷的损坏。消除直击雷可降低或消除感应雷。
二、风力发电机装机容量对雷击的影响
随着风电机组容量的增大，叶片尺寸也随之增大，这将加剧雷击问题。从 20 世纪 80 年代到现在，陆上风电机组叶尖高度由最初的 25.5 m 增加到 245 m，叶轮直径由15m增加到220m以上，海上风电机组的高度更是惊人，叶尖高度超过 300m，叶轮直径超过280m。
首先，风电机组尺寸的增大导致风电机组遭受雷击的形式发生变化，对于高度较低的风电机组，雷击以下行先导为主，而对于高度高于 100 m 的风电机组，雷击以上行先导为主。
其次，叶片尺寸的增加导致叶片材料的变化。例如，主梁从绝缘材料玻璃纤维增强聚合物（GFRP）变为相对导电的碳纤维增强聚合物CFRP，后者面临的雷击风险大大增加。这随后导致CFRP叶片的防雷系统（ LPS ）设计发生重大变化。
