一、雷电的危害
风电场是利用风能发电的重要设施，随着风电的不断发展，风力发电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多能量，轮毂高度和叶轮直径也随着增高，相对的也增加了被雷击的风险。
雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等设备损坏，继而导致发电停止并对电网造成影响，甚至还会导致火灾等严重后果，因此必须采取有效的措施防止雷击事故的发生。
被闪电击断的叶片（左），被焦化的叶片（右）
1、雷电的产生
空中的尘埃、冰晶等物质在大气运动中剧烈摩擦生电以及云块切割磁力线，在云层上下层分别形成了带正负电荷的带电中心，运动过程中当异性带电中心之间的空气被其强大的电场击穿时，就形成放电。
通常雷击有三种形式，直击雷、感应雷、雷电侵入波。
直击雷
直击雷指带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，它的电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏，主要危害建筑物、建筑物内电子设备和人。
防避直击雷通常都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网或金属物件作为接闪器，将雷电流接收下来，并通过作引下线的金属导体导引至埋于大地起散流作用的接地装置再泄散入地。
感应雷
感应雷分为静电感应和电磁感应两种，静电感应是由于雷云接近地面，在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷所致。雷云与其他部位放电后，凸出物顶部的电荷失去束缚，以雷电波形式，沿突出物极快地传播。
电磁感应是由于雷击后，巨大雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场所致。这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压，造成对人体的二次放电，从而损坏电气设备。
雷电侵入波
雷电侵入波是指落在架空线路上的雷，沿着线路侵入到变电站、配电室、生产车间或住宅内，致使设备或人员遭受电击。雷电在放电过程中，呈现出电磁效应、热效应以及机械效应，对建筑物和电气设备有很大的危害性。
2、雷电对风电机组的破坏
风电机组一般安置在风能资源比较好的复杂地形地带，如旷野、山顶等，环境比较恶劣，特别是兆瓦级风机的叶片高点甚至达100多米，特别容易被雷电击中。因此，雷电灾害是威胁风电机组安全运行和风场效益的重要因素之一。
根据相关统计，德国、丹麦和瑞典等国由雷击导致的风力发电机损坏数量，每100台平均每年3.9次到8次。数据显示，在北欧的风力发电机组中，每100台每年有4-8台遭受雷击而损坏。
风电机组一般设置在风力强大、雷电多发的海岸、丘陵、山脊等地区的制高点，并远离其它高大物体，因此更易遭受雷击。
据国外早期统计的风电机组各部件遭受雷击的故障率来看，风机中不同部件遭雷击损坏的概率中，控制系统雷击损坏占35-40%，其次是电气系统、叶片和传感器等。
随着近年来安装防雷装置，控制系统的防雷保护已取得明显的改善，而新生产的风电机组最常见的损害的是叶片。据长期统计，雷击造成的损坏中除了机械损坏之外，风机中电气控制部分包括：变频器、过程控制计算机、转速传感器、测风仪等，也经常遭到损害。
3、风力发电机组常见的雷电原因：
1）风机叶片和塔身的静电积累；
2）风机塔身高度，与周边环境形成不同的场强；
3）风机发电机低频电磁辐射的电荷积累。
二、叶片的结构及防雷区域划分
1、叶片的结构类型：
现代风力发电机组叶片都是由复合材料制成的大型中空结构，如玻璃纤维增强复合材料GRP(也称玻璃钢)、木材、复合木板和碳纤维增强塑料(CRP)。碳纤维增强塑料(CRP)一般用于加强叶片结构或特殊元件如带叶尖制动器(叶尖失速制动装置)的叶片变桨轴，有些部分和个别零件如法兰、平衡块、铰链、轴承、导线、电线、弹簧和夹紧装置是金属部件。有些观点认为雷电不会击在绝缘材料制成的叶片上，但实践经验清楚地表明情况不是这样。事实上,雷电会击在没有任何金属材料的叶片上，任何时候电弧对叶片内部的损害都是严重的。
通常叶片的表面是由片状玻璃纤维或其他复合材料沿着前后缘胶合而制成的，叶片的内部承载结构也是由玻璃纤维制成的。在叶片内部，叶片复合材料层间存在大量空隙，并沿着整个叶片长度分布。
根据控制和制动方式的不同，分为几种典型的叶片。图中所示四种主要叶片类型。
A型叶片将前缘外部的一个阻力板(副翼)用于制动。对于A型叶片，常常发现雷击点在钢折板的铰接处，造成严重的损害，因为用来操作折板的钢线通常没有足够的能力传递雷电流。
B型叶片上有一个由弹簧维持的被动式叶尖制动器，叶片超速时在叶尖制动器离心力的作用下，脱开叶尖并旋转至刹车位置。B型叶片的雷击点主要发生在距叶尖点几十厘米处，或在变桨轴最外端的表面。从雷击点开始，雷电弧在叶尖刹车最外端的内部形成，从轴的另一端沿着主叶片传递到叶片根部的安装法兰。这种内部电弧会对叶片造成灾难性的破坏。A型和B型叶片通常用于100kW以下的老式风力发电机组。
C型叶片是一种现代化的叶片，它有一由钢线控制的叶尖刹车。C型叶片的雷击点主要发生在距叶片端点几十厘米处，或在变桨轴最外端的表面。与B型叶片对比，由于雷击而在雷击点和轴最外端形成的电弧会使C型叶片的损坏更严重。当钢线不能传递雷电流时,通常可以见到雷击对C型叶片主体的损害。17m长的叶片，传递雷电流的钢线最小直径为10mm或12mm。这种钢线能传递大部分的雷电流,因此能保护叶片免受雷击损坏。
D型叶片完全由非导体材料制成。其他型式的叶片的雷击点大部分是在靠近叶尖的地方，而D型叶片的雷击点则是随意地沿着叶片的长度分布。
雷击非导体叶片的事实，至少部分可解释为由污染和水造成叶片某些时候导电。高电压试验室试验证明，电弧会出现在喷酒了盐水的非导体叶片上，这时叶片就如金属材料一样。另一种解释是叶片正好处于雷击风力发电机组的通道上。此外，众所周知，电荷沿着表面运动比通过空气运动要容易得多。无论如何，实际经验表明严重的雷击非导体叶片（D型）是普遍存在的。
2、叶片防雷区域的划分：
LPZ0A1：叶尖至下端1米左右。
LPZ0A2：自LPZ0A1区下端至5米左右。
LPZ0A3：自LPZ0A2区下端至20米左右以上区域，接闪率接近85%~90%。
LPA0B：自LPZ0A3区下端至叶根区域，雷击接闪率不足10%。
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