近年随着双碳战略的实施，中国新能源行业发展如火如荼，尤其是风力发电机，已经从2010年左右的2MW发展到16MW甚至更高，除陆地安装外，近海甚至远海安装已经成为大趋势。但随之而来的防雷问题也越发突出。尽管整机厂给出5年甚至更好的质保，但是一旦发生雷击事故，产生的发电损失还是无法估量，而质保期过后，雷击损失将会成几何级上涨，尤其对海上风力发电机来说，费用会更高。

目前，全球风力发电叶片防雷主要采用外部防雷系统（LPS），其核心逻辑是通过人为设置的“接闪点”吸引雷电，并利用导线将巨大的电流安全引入大地，从而保护绝缘体的主板主体不被损坏。

这种传统的避雷方式，沿用富兰克林在建筑物上的防护理念，却忽略了风机的特殊性——接闪器所在的叶片是旋转的，这要多精准才能让闪电精准击中，这难度不亚于射击天上千米以外的鸟。而风力发电机安装位置一般都在空旷地带或者山顶上，更为雷击创造了有利条件。这些因素直接决定了风力发电机遭受雷击的外因。

常见的防雷措施包括以下几个方面：

1.接闪系统（Air-Termination System）

这是防雷的第一道防线，用于“捕捉”雷击：

金属接闪器（受体）：在刀片表面（尤其是叶尖和边缘）嵌入小型金属盘或金属螺栓。它们作为优先接闪点，引导雷电击中这些特定位置。

金属叶尖（金属帽）：某些对于大型刀片，直接将叶尖部分制作成整体金属面罩，以应对高、概率高能量的叶尖雷击。

导电涂层与金属网：在叶片表面喷涂导电漆或覆盖金属网，以扩大接闪范围，防止雷电击穿叶片外壳。

无论哪种形式的接闪器，精确接闪难度都很大。所以有些厂家为了扩大接闪点面积，在整个叶片敷设了金属网或者涂了导电材料，殊不知，这将更加增大雷击叶片的概率，而这种辐射的形式，在雷击后往往会对叶片造成损伤，得不偿失。这种案例比比皆是。

2. 引下线系统（Down Conductor System）

电流被捕获后，需要快速传输：

内部引下线：在叶片内部敷设高导电性能的粗铜缆或编织导线，将接闪器的电流引向轮毂（Hub）。

分流设计：针对现代碳纤维叶片，需通过多条引下线或特殊的电磁闪光设计，防止电流在碳纤维层中产生感应电流造成结构破坏。

引下线的难度在于链路的一致性，由于从叶尖到接地点的路径中会通过轮毂的电刷，滑环等雷电流转移系统，另外还存在多个连接点，因此，雷电流在这些“高阻”地区会发生放电或者产生高热，容易把引下线熔断或者机械力拉断，导致引下线系统发生断路，如果不能及时发现，下次再有雷击或者有后续雷击，叶片接闪系统就会失效，后果非常严重。

3. 连接与接地系统

雷电传输系统（LTS）：由于叶片是旋转的，需要通过电刷、滑环或特殊的间隙间隙，将电流从旋转的轮毂驱动至不动的机舱及塔筒。

塔筒与接地极：塔筒作为天然的引下线，最终通过分层基础下埋设的接地网将电流排入大地。

4、碳纤维叶片的特殊防护

碳纤维具有导电性，传统防雷系统若设计不当，雷电极易击穿叶片直接于碳纤维主梁作用：

等电位连接：将碳纤维层与防雷系统的引下线进行可靠的电气连接，防止电位差导致的内部短路（侧闪）。

绝缘隔离：在设计中增加纤维与外部接闪点之间的物理距离，或采用元件传感器碳代替金属传感器，减少干扰。

直击雷防护系统在建筑物上的防护是粗犷的，因为建筑物可以允许出现各种失效，这并不会影响 什么。但是在充满设备和传感器的风力发电机中，越复杂的结构越容易出现问题。比如除冰系统会带来更严重的雷击问题，增加雷击概率。同样，金属敷网或者碳钎维由于在强电场中更加容易感应出电荷，也更加容易引雷。

5. 智能监控与维护

雷电监测系统：安装在线传感器监测雷击次数、强度及接闪系统的故障（如测量回路电阻），以便在雷雨季后进行精准维护。

尽管很多风力发电机都安装了雷电采集系统，但是这是一种“事后”记录，对于雷电防护没有贡献。

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