目前，風力發電被稱為明日世界的能源。由于它屬于可再生能源，為人與自然和諧發展提供了基礎，而且不像火電、核電、水電會造成環境問題，所以符合社會可持續發展對能源的要求。所以，風力發電已在我國達到了舉足輕重的地位。然而，風力發電機組是在空曠、自然、外露的環境下工作，不可避免的會遭受到直接雷擊。由于現代科學技術的迅猛發展，風力發電機組的單機容量越來越大。主體高度約80米、葉片長度約45米、即最高點高度約為120米的風機，在雷雨天氣時極易遭受直接雷擊。雷擊是自然界中對風力發電機組安全運行危害最大的一種災害，雷電釋放的巨大能量會造成風力發電機組葉片損壞、發電機絕緣擊穿、控制元器件燒毀等。風力發電場防雷是一個綜合性的防雷工程，防雷設計的到位與否，直接關系到風電場在雷雨天氣時能否正常工作，并且確保風機內的各種設備不受損害。為保證風力發電機組的正常、安全使用，我們特編制此方案。
一、風輪、機艙、水平軸、尾舵和塔身的等電位連接
機艙外殼應采用鋼板制成，作為承受直擊雷的載體，按照GB50057-2010的要求，鋼板厚度必須大于4mm，在機艙的上方安裝幾支避雷短針，防止雷電發生繞擊和側擊時，穿透機艙，對機艙內設備造成損壞。如果機艙外殼為復合材料時，應在機艙外面敷設金屬網格，兼作接閃器和屏蔽之用。網孔宜為30cm×30cm，鋼絲直徑不宜小于2.5mm。必要情況下，需通過屏蔽計算，加大金屬網格的密度和鐵絲的直徑。使各網格連接處應焊接以保證電氣連接。
風輪與機艙間、機艙與塔柱間、尾舵與水平軸間應通過鉚接、焊接或螺栓連接等方法做可靠電氣連接，也可以通過單獨的多股塑銅線(截面不小于16mm2)，各連接過度電阻盡量小，一般不大于0.03Ω。以上各部件連接為一個電氣的整體，使之遭受雷擊時，能有一個快速的通道沿塔身引入接地裝置。
風力發電廠防雷檢測現場圖
二、風力發電機電磁屏蔽
由于風力發電機為高聳塔式結構，非常緊湊，發電機、信息系統、控制系統都靠近塔壁，無論風輪、機艙、水平軸、還是尾舵受到雷擊，機艙內的發電機及控制系統等設備可能受到機艙的高電位反擊，在電源和控制回路沿塔筒引下過程中，也可能受到反擊。對發電機及其勵磁系統，繼電保護和控制系統、通信和信號以及計算機系統都應安裝相應的過電壓保護裝置。
電力和信息回路由機艙到地面并網柜、變流器、塔底控制柜處應采取屏蔽電纜外，還應穿入接地鐵管，使反擊率降低。各回路應在柜內安裝相應防雷裝置，這樣DBSGP(分流、均壓、屏蔽、接地)系統在各節點層層設防。
各電氣柜采用金屬薄板制作，可以有效地防止電磁脈沖干擾，在電源控制系統的輸入端，處于暫態過電壓防護的目的，采用壓敏電阻或暫態抑制二極管等保護設備與屏蔽系統連接，每個電控柜用不小于16mm2的多股塑銅線與接地端子連接。
三、機艙內各種柜的防護
各種柜內的進線、出線處必須按照雷電防護區域的劃分，通過雷擊風險評估后，根據評估結果進行設計，根據建筑物信息系統的重要性和使用性質確定雷電防護等級，該風力發電機可以定為B級防護。在被保護的設備處加裝三級浪涌保護器。第一級采用開關型的電涌保護器，第二級和第三級采用限壓型的電涌保護器。且各參數必須符合規范要求的最小值，即一級標稱放電電流In≧25KA(10/350μs)或In≧80KA(8/20μs)，二級標稱放電電流I n≧40KA，三級標稱放電電流I n≧20KA。對于690V/380V的風力發電機供電線路，為防止沿低壓電源侵入的浪涌過電壓損壞用電設備，供電回路建議采用TN-S供電方式。
甘肅環縣某風電場實拍圖
四、升壓站站房接地系統
確定建筑防雷等級。一般風電場升壓站屬于三類防雷建筑物，第三類防雷建筑物上的接閃網、接閃器應沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設，并應在整個屋面組成不大于20m×20m或24m×26m的網格。當建筑物高度超過60m時，應設防側擊雷措施，首先應沿屋頂周邊敷設接閃帶，接閃帶應設在外墻外表面或屋檐邊垂直面上，也可設在外墻外表面或屋檐邊垂直面外。接閃器之間應互相連接。
專設引下線不應少于2根，并應沿建筑物四周和庭院內四周均勻對稱布置，其間距沿周長計算不應大于25m。當建筑物的跨度較大，無法在跨距中間設引下線時，應在跨距兩端設引下線并減小其他引下線的間距，專設引下線的平均間距不應大于25m。
接地系統應與場內接地網共用，后面會詳細指出。
五、風力發電輸電線路的防雷
目前，我國風力輸電線路防雷設計主要有以下幾個方面： 合理選擇線路路徑； 架設避雷線； 降低桿塔接地電阻； 在部分地段裝設避雷器； 提高線路整體絕緣水平。
這幾種方法在目前的輸電線路防雷設計中運用得非常多，在線路路徑受地形和投資限制，選擇范圍不大的情況下，架設避雷線，降低桿塔接地電阻、裝設避雷器、提高線路絕緣水平成為防雷設計的主要方法。避雷線、桿塔接地電阻、避雷針、線路絕緣的設計標準在各類規程和技術規范都有較為詳細的闡述。
在選擇設計輸電線路的防雷設施時，應按照當地的雷點活動情況、系統的中性點接地方式、輸電線路的絕緣情況、有無自動重合閘或備用自投裝置、負荷的重要程度等各項條件來綜合考慮，并按照技術經濟比較的結果來做出決定采用最佳保護方案。
在輸電線路防雷設計中，必須緊密結合當前風力發電電力生產和建設，不斷收集和積累各種數據和資料，制造相應的保護裝置，以滿足不斷發展的電網要求。
風能是當前技術最成熟、最具備規模開發條件的可再生潔凈能源。風能發電為人與自然和諧發展提供了基礎。由于風力發電機組是在自然環境下工作，不可避免的會受到自然災害的影響。由于現代科學技術的迅猛發展，風力發電機組的單機容量越來越大，為了吸收更多能量，輪轂高度和葉輪直徑隨著增高，相對的也增加了被雷擊的風險，雷擊成了自然界中對風力發電機組安全運行危害最大的一種災害。雷電釋放的巨大能量會造成風力發電機組葉片損壞、發電機絕緣擊穿、控制元器件燒毀等。為了降低自然災害帶來的損失，必須充分了解它，并做出有針對性的防范措施。
