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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着陆上风力发电技术的发展，路上可用于经济开发的风能资源地区在不断减少，人们开始将目光投向风能资源极为丰富的海上，海上风力发电机组应运而生且规模不断扩大。海上风力发电机组相比路上风力发电机组有着更加复杂的气象、地质、地理条件，需要应对海浪冲击、盐雾腐蚀等恶劣情况，维护和维修成本很高，因此需要海上风力发电机组有着更高的可靠性。雷击是严重威胁风力发电场安全的问题之一，据美国德克萨斯州、堪萨斯州和伊利诺伊州风电场的观测数据显示，508台风机每台平均8.4年遭受一次雷击，以风机运行寿命20年计算，其因雷击而造成损伤将出现2~3次。与陆地风电场相比，海上风电机组所处的环境更为空旷，高度更高，更易遭受雷击。防雷系统作为风力发电机组的安全防护系统之一，对于保障风力发电机组的安全有着很好的作用。

国内外研究现状

由于海上风电发展迅速，针对这个新兴事物，国内外学者也对此进行了很多的研究，但因其存在的历史还很短，实际运行经验也较少，依旧存在很多问题亟需解决。

王艳指出我国近海海域闪电平均密度是全球海洋的5倍，且海陆交界处为闪电密度高值区。孙大鹏等通过研究表明叶片完全绝缘并不减少被雷击的危险，反而会增加损害的次数，且多数情况下，叶尖的雷击点集中在叶尖的背面。张小青在其著作中解释了雷击损坏叶片原理：当雷电击中叶片后，叶片内部中的水蒸气和空气迅速膨胀，瞬间产生巨大压力的冲击会使整个叶片爆裂，严重时压力还会通过轮毂传导到没有遭雷击的叶片上，引起连锁的损坏。由于风机叶片长度较长，雷击主要集中于叶片。王迪的研究表明对叶片的雷击中有90%发生在叶片尖部4m内，其余的10%则发生在叶片5~10m范围内。李达蔚提出将雷电导流条运用于风机叶片的防雷。导流条是一种新型的雷电防护产品，最早应用于雷达防雷领域，因与叶片材料一致，所以将导流条运用于风机叶片防雷也就成为可能。通过仿真验证，可以确定导流条可以提高叶片防雷系统的性能。

2. 研究的基本内容

本课题首先将根据公开的数据研究风电和海上风电产业的发展现状，对其未来的发展趋势进行分析。其次将通过现有的研究理论，对海上风电所处的环境对其的影响以及雷击对风机的破坏机理进行研究。最后，由于海上风电场是在陆上风电场的基础上发展起来的，所以本课题将参考陆上风电机组的防雷方案，再根据海上风机的特殊性，利用现代化的防雷技术手段，来对海上风电机组进行综合的防雷系统工程设计。

风力发电机组的防雷系统主要是通过接闪、传导和最后的泄流而组成的一体化系统，包括外部防雷和内部防雷两大部分。其中，外部防雷措施用于直接雷防护，主要包括接闪装置、引下线、跨接以及接地装置。内部防雷措施主要用于防止感应雷的侵入，将综合运用等电位连接、合理布线和浪涌保护器等来实现电气和信息系统的防雷保护。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

2017年12月25日前：根据实际需求选定题目；

2018年1月10日前：通过检索文献，完成任务书；

4. 参考文献

[1] 田宇，杨娅曦，曹贝贞.海上风力发电机组防雷系统浅谈[j].风能，2017,9:74-77.

[2] 俞黎萍.浅谈风力发电机组的雷电防护措施[c].2014全国风电后市场专题研讨会论文集，2014：165-171.

[3] 孙大鹏，吕跃刚.风力发电机组防雷保护[j].中国电力教育，2008，s3：661-663.