尽管IEC 61400-24规定了风力发电机组的防雷要求,依然不可避免地遭受雷击,因此常规避雷系统经常出现保护失效的状况。
风力发电机组遭受雷击的原因可以归纳为外因和内因两种:
外因:风力发电机组一般安装于空旷的平原地区、山顶及海上等易落雷区,加上目前风机总高度已经超过200m,因此地理位置和自身高度,让风机成为易受雷击目标。
内因:风力发电机组的叶片不断旋转,与空气摩擦产生大量电荷。叶片由玻璃纤维等不导电材料制成,电荷不易泄放,累积会造成叶片表面发生电晕放电,破坏叶片的绝缘层,在雷暴天气下,地表感应电荷通过引下线传输到叶尖,与摩擦的电荷形成叠加,增大了叶片表面电场,更加容易触发上行先导,引发闪电。
尽管叶片安装了接闪器,但是依然会发生叶片遭受雷击的情况,轻则发生叶片穿孔(一般表现为叶尖出现直径约 40cm 贯穿性穿孔;穿孔周边复合材料碳化、分层、气化脱落;内部主梁、腹板出现大面积层间剥离),重则叶片断裂,起火。这表明叶片采用传统的接闪器方式保护存在致命缺陷: