基于高压测试的风电叶片防雷系统缺陷分析

乔玉军， 方致阳， 李成良， 丁 惢

（中材科技风电叶片股份有限公司， 北京 100192）

0 引言

随着国内风电场的大规模建设， 风电场选址逐渐由三北向东南、西南等高雷暴地区发展，风机的运行环境更加严苛。 据市场反馈，早期风机叶片雷击事故率偏高，目前风电机组在全生命周期内叶片雷击事故已成为安全运行的主要风险之一。我国雷暴特点是北方密度小、雷暴时短、单次雷暴强度高，南方密度高、雷暴时长、单次雷暴强度低，这对叶片的防雷系统提出了更高要求。

经过多年探索， 相关研究机构与企业已具有较为完善的防雷系统体系设计， 但对于设计或生产过程中存在的缺陷还缺乏有效的分析手段。 对此，针对防雷系统的常见典型缺陷进行了基于高压防雷测试的失效分析， 明确了各缺陷在雷击测试过程中的失效模式， 为防雷系统的优化设计提供依据，减少由于雷击造成的经济损失。

1 防雷规范要求

早期的IEC 61400-24Ed1.0 版本中，叶片高电压初始先导测试， 使用叶片长度方向于平面电极的三个角度分别为90°，60°和30°。 而在第二版Ed2.0 中，测试角度改变为90°，30°和10°，这表示叶片测试的难度增加了。直接导致对LPS 设计和叶片制造的更高要求， 但也将提供更强的设计和更好的现场性能。

2 防雷系统失效模式统计

据统计， 过去平均一个风场一年雷击故障率可达14%。 与其他因素导致的故障相比，雷击故障会造成40%的能量损失，停机时间也会增加20%。造成雷击损失比例较高的主要原因是早期叶片防雷设计基本没有进行雷击验证、 叶片防雷系统有效接闪率低以及防雷系统缺陷导致的。……