文 | 莊嚴，任君

風力發(fā)電機組防雷問題一直是影響機組發(fā)電量的主要因素之一。為了提高風力發(fā)電機組的雷電防護性能以及改進測試方法，IEC TC88 MT24工作組在2002年推出了第一版的標準技術(shù)性文件IEC TR61400-24:2002；此后，在2010年和2019年先后兩次對此文件進行標準升級。兩次標準的修訂間隔從第一版（2010版）的8年，到第二版（2019版：IEC61400-24:2019Wind turbines-Part 24: Lightning protection）的9年，用近20年的時間為風電整機技術(shù)提供全面的防雷保護。

為了縮短國際標準與國家標準的轉(zhuǎn)化時間，全國風力機械標準化技術(shù)委員會（下稱“全國風標委”）在2015年組織國內(nèi)的整機制造企業(yè)、葉片廠、測試單位對2010版標準進行等同轉(zhuǎn)化，20余名技術(shù)專家歷時2年完成該標準的翻譯編輯工作。2017年，國標《風力發(fā)電機組 雷電防護》GB/T33629:2017正式發(fā)布。由于此時距離2010版標準的發(fā)布時間相隔7年，而風電整機技術(shù)在這段時間內(nèi)已經(jīng)取得跨越式發(fā)展（例如，機型迭代更新，葉片長度增加），因此，2010版標準規(guī)定的測試條件與當時的風電整機防雷需求存在巨大的差異。

為了滿足防雷需求，2017年，MT24工作組提出重新修訂IEC61400-24的計劃。2019年7月，IEC61400-24:2019版標準正式發(fā)布。目前，該標準已經(jīng)被列入全國風標委標準轉(zhuǎn)化的工作計劃中，預計2022年可完成國標的轉(zhuǎn)化發(fā)布工作。為早日促進標準的落地，本文對比2010版標準，詳細解讀了2019版標準。

主體框架

IEC61400-24:2019版標準在內(nèi)容上由12章、18個附錄組成（見表1），其中，含一個規(guī)范性附錄，較2010版新增了N、O、P、Q四個資料性附錄的內(nèi)容。

具體內(nèi)容

與2010版相比，2019版標準在結(jié)構(gòu)上沒有變化，但具體的章節(jié)內(nèi)容作出了較大調(diào)整。章節(jié)與附錄內(nèi)容相對應(yīng)，附錄以資料的形式作為章節(jié)的補充。具體內(nèi)容如下：

第6章，采用了IEC62305-1定義的雷電電流參數(shù)，定義了風力發(fā)電機組雷電環(huán)境，其中，包括雷電防護系統(tǒng)的尺寸規(guī)格、用于分析和試驗的雷電流參數(shù)，并將與風力發(fā)電機組相關(guān)的雷電活動現(xiàn)象作為資料性文件放在附錄A中。

表1 IEC61400-24:2010與IEC61400-24:2019標準的主體框架對比

第7章，強調(diào)了雷電風險評估的作用和意義，并且建議在新建項目時進行單機或風電場的雷電風險評估，根據(jù)雷電風險評估的結(jié)論選擇機組的雷電防護等級（明確了相應(yīng)的雷電防護等級可能引起的人身傷害風險），有利于對機組的防雷性能提出差異化設(shè)計。

第8章，介紹了防雷系統(tǒng)子部件的設(shè)計和使用，與2010版的最大區(qū)別在于增加了對軸承進行全尺寸雷擊測試的要求，這將對軸承產(chǎn)品造成一定的影響。對于一般防雷元器件和構(gòu)件提出仿真結(jié)論與實驗驗證數(shù)據(jù)對比的要求，進而保障其防雷性能與設(shè)計參數(shù)的一致性。

第9章，相較于2010版只針對機組的接地要求，2019版中對于該部分增加了等電位、間隙等技術(shù)內(nèi)容，其中，最大的區(qū)別是涵蓋了風電場的接地要求，這也是TC88 MT24從整機防雷范疇擴展到風電場防雷的一個變化。

在附錄中，將附錄D作為規(guī)范性內(nèi)容提出，主要針對葉片的發(fā)展提出了全新的測試技術(shù)要求，這與2010版的內(nèi)容有著較大變化。例如，葉片樣片的測試角度、新型葉尖的測試方法，其中，由于冬季雷電電荷量可能達到Qflash=600C，2019版標準在編制的過程中采納了日本提出的關(guān)于增大冬季雷電參數(shù)的意見，將每次雷電測試的電荷量提高到600C。這些對測試設(shè)備和被測物提出了較高的要求。將其他附錄作為資料性內(nèi)容提出，在本次修訂中增加了部分近10年累計的相關(guān)資料，如針對機組電控系統(tǒng)的電涌保護器，建議遵循差異化的設(shè)計原則，同時提出將安裝在LPZ1區(qū)的SPD Class I級沖擊電流設(shè)計為25kA- Iimp (10/350μs)。對于保護模式，應(yīng)結(jié)合風力發(fā)電機組的電氣特點進行差異化設(shè)計。

新增的N―Q附件內(nèi)容分別為：葉片的相似性指南、仿真設(shè)計和驗證方法、軸承的測試及風電場的接地要求。給出葉片相似性認證指南的主要目的是，在機組采用平臺系列化的背景下，降低機組和葉片進行測試認證的頻次，其與軸承的測試將對風電產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生一定的影響，尤其是生產(chǎn)企業(yè)需要對產(chǎn)品進行內(nèi)部測試和實驗驗證；仿真設(shè)計和驗證方法的核心在于強調(diào)仿真設(shè)計與實驗結(jié)論的驗證對比。據(jù)此可以推測，2019版標準的要求會帶動國內(nèi)風電相關(guān)雷擊實驗室的設(shè)備升級。

結(jié)語

風電技術(shù)的發(fā)展日新月異，但其與標準的進步始終存在一定的時間差。從風電技術(shù)發(fā)展的角度看，整機和葉片的技術(shù)在近十年間發(fā)生了質(zhì)的變化，而風電整體的防雷技術(shù)一直發(fā)展較慢。這是因為，一方面，防雷技術(shù)在整機技術(shù)中一直處于邊緣位置，受重視程度較低；另一方面，現(xiàn)有的風電防雷技術(shù)、產(chǎn)品及標準無法完全與傳統(tǒng)建筑物防雷分開，導致風電行業(yè)特有的技術(shù)問題不能擺脫既有標準框架的束縛。這些問題都有待在行業(yè)發(fā)展過程中逐步解決。