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：

• 雷击未被叶尖接闪器有效捕获，侧击雷会击中无防护区域；

• 雷电流无法导出，在叶片内部空腔形成电弧；

• 复合材料瞬间高温气化，内部压力骤增，炸裂穿孔；

即便雷电被叶片接闪器捕获，由于雷电流过大，叶尖接闪器到接地系统会通过轮毂、碳刷、机舱和塔筒等多个部件，这些部件存在不同数值的过渡电阻，雷电流通过时会造成不同跨接点的电流分布不同，产生局部热量，把引下线某个通路熔断，造成雷电流无法泄放。

尽管叶片在出厂前会做100% 导通测试，安装完毕后运维每年复测，且要求雷雨后必须检查叶片外观与导通性能，但是在实际操作时无法执行。风机位置一般偏远，无人值守，即便遭受雷击也很难第一时间赶到现场，如果一次雷击熔断引下线，后续雷击就会对叶片造成永久性破坏，叶片导通测试难度大，因此要求雷雨后必须检查导通性很难做到。

虽然一些风机安装了雷电流监测系统，也只是监测雷击叶片后的电流值，无法避免雷击损坏。

风力发电机组防雷现状：

目前叶片接闪器做了分段设计安装，但是长叶片前缘、迎风面无接闪点，侧击雷直接击穿壳体；内部引下线路径不合理，引下线与叶片内壁间距过大，电场集中引发内部闪络；无等电位补强，叶根、主梁、腹板之间电位差过大，击穿绝缘层；施工与运维问题：接闪器与引下线接触电阻氧化超标，导通不良；叶片合模缝密封失效，潮气侵入，绝缘下降等都会引起雷电接闪失效或者接闪后叶片依然破坏的问题。

另外，传统的叶片防雷系统在遭受雷击后存在下列问题：

热效应：10μs 内局部温度＞600℃，树脂分解、纤维碳化；

电效应：雷电流通道电阻产生高温，金属件熔化；

力效应：内部电弧使空气与树脂气体急剧膨胀，超压爆炸；

场效应：叶片内部电场畸变，沿面闪络 + 内部击穿同时发生；

因此，无论叶片如何设计，都无法从根本上解决风电机组遭受雷击的问题，甚至，有些叶片增加了除冰系统更加容易遭受雷击，得不尝试，在增加除冰系统的同时，增加了新的风险。

如何解决雷击问题：

根据分析得知，风电机组遭受雷击存在内因和外因两个因素，外因是客观存在的，无法改变，但是内因是可以改变的，这是雷击的根本。

CMCE多电场补偿器技术，一个无源的装置，通过安装在风电机组内部和外部，不断地吸收叶片表面的摩擦电荷和感应电荷，减小云对风机的电场，避免了闪电的发生，从而达到风机防雷保护的目的。监测数据显示，晴天时中和电流在50-100mA左右，雷暴天气时可以达到600mA左右。由于整个过程遵循欧姆定律，因此，即便在接地电阻为10欧姆的风机机组中，引下线上产生的电压也不会超过2V，该电压不会对人体或者机舱内的任何设备造成干扰和损坏。

CMCE不同于传统接闪器，它不依赖于任何自然环境和条件，安装后提供24小时保护，中和的电荷以mA级无害电流泄放入地。该电流可以利用监测系统监测，或者通过漏电流钳表测试。

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