一、背景分析

作為能源生產和消費大國，我國新能源產業規模已位居世界前列。近年來，我國以風電、光伏發電為代表的新能源發展成效顯著，裝機規模穩居全球首位，發電量占比穩步提升。太陽能、風能等清潔能源因其可持續、環保的特性被廣泛應用。

然而，新能源發電設備大多位于地理環境復雜、氣候多變的區域，因此易受到自然環境的影響。尤其是風力發電，普遍受到強雷暴天氣的威脅。在高海拔的山頂上，風電機組高聳突出的機身和葉片頂端極易遭受雷擊。

此外，風電場所在的山地、戈壁、沙漠等地貌決定了接地網電阻率較高，設備難以有效接地。即使接地電阻（工頻）測試合格，在遭受雷擊時，仍會跳閘斷電，甚至燒毀設備，造成經濟損失。因此，防雷工程是新能源發電安全穩定運行的重要保障。

二、防雷工程需求分析

1.新能源設備如風力發電機、太陽能板等通常安裝在高海拔地區，且風機葉片尖端突出，便于匯聚電荷，更容易遭受直擊雷劈擊。

2.新能源電場所處的多石少土、含水量差的地貌使得接地電阻居高不下，接地網貯存自由電荷的能力不足，尤其在高頻沖擊下接地電阻與地電壓會瞬間升高，引起過電壓反擊跳閘。

3.雷電伴隨著高強度的電磁感應，在線路產生大量的脈沖能量，引起過電壓、過電流，造成設備故障損失。

4.感應雷侵入金屬導體，相鄰金屬之間可形成10kV量級的電位差，引起金屬間隙的火花放電，極其危險。

5.新能源電場選址在野外，金屬接地極易受環境腐蝕，使接地網使用年限低。一些低成本的降阻措施（如使用降阻劑）會使金屬接地極受到電化學腐蝕而進一步降低接地網的使用壽命，造成重大安全隱患，反而增加了運維成本。

6.高山水電站、水上光伏發電站、漁光互補光伏電站、海上風電場、海上光伏等水上新能源電場的接地網被置于水下，金屬接地極易受到水體腐蝕。新能源設備矗立在平坦寬闊的水面上，易誘發雷擊。水上濕潤環境易使電氣設備表面形成凝露水珠，在電場的作用下引起畸變，產生局部放電，導致絕緣子、電纜接頭、母排相間等被擊穿，引起事故，即“潮濕放電”。嚴寒時，凝露會在風機葉片表面形成積冰，嚴重時甚至能造成葉片斷裂。此外，海面和近海地區高濕高鹽的空氣導致金屬部件銹蝕斷裂，嚴重影響新能源發電設備的使用壽命。

三、防雷工程解決方案

1.構建合格的接地網：良好的接地環境是接閃器（避雷針）、避雷器等防雷設備起作用的前提。使用歐麥安集團-黑龍江恒電防雷工程有限公司研發的柔性接地技術，迅速創造一個電阻率低且穩定的散流環境。擴充接地網貯存自由電荷的能力，提升其在高頻沖擊下的耐受水平。技術所用材料“柔性接地體HD-R10”在微觀上形成一個多維萬象的電荷運動通道，提升接地網泄放雷電流的效率。

經測試，HD-R10耐沖擊變化率為0.36%，即使在高頻沖擊下，接地電阻仍能保持較低的數值，極大地降低了反擊跳閘的概率，保障了新能源發電的穩定性。柔性接地體HD-R10水分含量達到65%，故在干旱地區也能使低電阻率長期有效保持。材料緊密包裹金屬接地極，使之不接觸土壤和氧氣以延緩腐蝕速度。應用此技術可延長鍍鋅扁鋼六倍使用壽命。HD-R10成型后不溶于水，經檢測符合歐盟ROHS標準，不會危害人體或污染野外環境。柔性接地技術施工方便，在新能源發電領域，尤其是風電場的建設和運維有著很強的經濟適用性。在廣東、廣西、海南、貴州、云南、四川、重慶、湖南、湖北、福建、江西、山東、黑龍江、青海、新疆等多個地區的新能源發電項目取得大量成功案例。

2.大面積地區防雷措施：在風電場、架空線路、光伏電站、水上光伏電站這類占地面積大、易受雷擊影響、難以精確排查雷擊問題的新能源項目，應使用HD-LDL雷電在線監測系統。這是歐麥安集團-黑龍江恒電防雷工程有限公司研發的專利技術，與智能電網現有系統相兼容，可以對各處接地電阻數值進行動態監測，并實時反應鐵塔是否處于雷擊過電壓，同時做出直擊雷、反擊雷的判定。通過數據智能監控和收集，達到經驗數據收集和風險預警的功能。既能減少事故排查時間和費用，又能依據數據進行精準定位和增設防護措施，同時也能實時給出問題癥結的原因，進行針對性改造。

3.重點保護區域防雷措施：可在高處安裝接閃器（避雷針），吸引雷電并將其引入地下，保護重要設備免受直擊雷的傷害。在重要設施/建筑頂部，可安裝HD-PLR等離子驅雷裝置，實現主動驅雷，在關鍵區域驅散雷電。HD-PLR利用陣列多針的“似尖端效應”，在雷云電場的激勵下無需供電即響應運行，使保護目標處于相對低而安全的電場中。PLR內置的復合強電離放電器可以不受傳統消雷器“自屏蔽效應”的抑制，電離出高濃度的等離子體，高效中和雷云底部的電荷，在云地之間形成漏電的“壞電容”，及時消除雷電先導，確保保護范圍內不會誘發雷擊現象，保障了能源安全。在電離的過程中，正離子的上升有利于空氣凈化，負離子的下降有利于生物體的健康。接閃器和驅雷器都可安裝帶有數據儲存功能的雷電預警器，可配合HD-LDL雷電在線監測系統使用。

4.風機葉片防雷措施：在葉片頂端安裝HD-PLR抗雷針板，“似尖端效應”原理同上，受到雷云激勵即改變葉片電場環境，消除雷電先導，保障風機葉片不會引發直擊雷。PLR抗雷針板內置的電離單元可消散雷云電荷、接地單元可使針板與大地連接，有效中和云-地電荷。此外，應在風機葉片上噴涂DSAN雙疏仿生涂料，超疏水、超疏油、超自潔的特性可以有效防止風機表面形成凝露、污閃等易于引發電場畸變的因素。大大降低直擊雷劈擊風機葉片的概率。

5.感應雷防護措施：在設備的電源輸入端安裝電源浪涌保護器（電源避雷器），當感應雷侵入線路時，即將雷電流導通入大地，保障設備安全運行。HD系列浪涌保護器響應時間均在納秒（ns）級別。此外，需將電器設備和金屬導體進行等電位連接，避免電器設備之間由于雷電形成的電位差而互相放電，避免金屬間隙發生火花放電，引起火災等危險。

6.水下的接地網：針對水上光伏電站、高山水電站、海上風電機組等接地難以完成的問題，黑龍江恒電防雷工程有限公司研發了一種應用于水下的柔性接地極并獲得國家專利。即將金屬體芯套入特制的套管內部，套管腔體內澆灌入“柔性接地體HD-R10”以填充剩余空間。將整個接地網置于水下，用套管保護柔性接地體，用柔性接地體保護金屬接地極。所有材料符合環保標準，并保護金屬接地極免受水體腐蝕，最大限度地延長接地網使用壽命。

7.水上/海面新能源設備防雷措施：HD-PLR等離子驅雷裝置內部的復合強電離放電裝置即使在海平面最難電離的條件下仍能實現安全保護，保護角84°，在重點保護區域實現驅散雷電。PLR在沿海強雷暴地區、近海、島嶼、海軍基地等區域取得大量成功案例。針對凝露、鹽霧等現象引起的新能源金屬部件放電擊穿、腐蝕、結冰等問題，DSAN“雙疏”仿生涂料可以有效防止部件表面形成水珠、水膜。即使是在高度潮濕的環境下仍能保持“超疏水”，確保設備表面干爽無水珠，沒有凝露放電通道，不易誘發雷擊，加強了新能源運行的可靠性。

DSAN“雙疏”仿生涂料“超疏水”的特點也使鹽霧彌散中的含鹽液滴不會粘滯在基材表面，從根本上杜絕了電化學腐蝕的可能性。憎水遷移的結構決定了涂料表面延遲結冰、易脫冰的特點，避免了嚴寒天氣冰災的影響。此外，DSAN“雙疏”仿生涂料超疏油、超自潔的特質也能有效防止基材表面因鳥糞、污閃而導致爬電、擊穿。DSAN“雙疏”仿生涂料施工簡單，在老舊設備上也可使用，可噴涂在新能源風機葉片、各種類型的絕緣子、絕緣套管、絕緣支柱、電力鐵塔等設備表面，有效抵御水上氣候高濕、沿海地區高鹽的惡劣環境。

四、總結

防雷工程是確保新能源發電設備安全穩定的重要環節。根據不同的需要，實施有針對性的防雷措施，即可大大降低新能源設備因雷擊而引發故障的風險，保障設備的運行穩定性。同時，加強防雷工作的管理和維護，也是確保防雷系統長期有效運行的關鍵。

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審核編輯 黃宇