本文从风电机组特点、地理环境以及雷电情况等角度对高寒地区风电机组遭受雷击的特点进行阐述和归纳，将高寒地区风电机组雷电防护的研究划分为雷电防护系统、雷电先导起始及发展机理、雷电直击损坏机理与雷击电磁暂态过程四个部分，并对各个部分国内外研究现状进行了分析与梳理，同时结合尚待解决的问题，针对性地提出了高寒地区风机防雷的若干研究领域，以期为后续研究提供有益借鉴。

1  高寒地区风电机组雷击特点

1.1  高寒地区风电机组与地理环境的特点

20世纪90年代，国际上风电机组容量以600kW为主，随着风力发电相关技术的日益成熟，风电机组的单机容量已增大至MW级，并有向10MW以上发展的趋势。风电机组单机容量的提升，使风机轮毂尺寸、风机高度与叶片长度明显增大。高寒地区风电机组单机容量普遍较大，造成风机整体尺寸增大，从而提高了风机遭受雷击的概率。

高寒地区风电机组所处地理位置海拔与纬度较高，气旋活动频繁，易发生强对流与雷暴天气，且风电场周围较为空旷，增加了风电机组落雷的可能性。此外，由于高寒地区全年低温持续时间较长，相比于其他地区，风电机组设计需着重考虑低温载荷特性、材料低温特性以及冷态启动等问题。

1.2  高寒地区雷电情况

高寒地区雷电情况与平原地区差异较大，主要体现在雷电活动频率、雷电极性以及雷电流幅值等方面。图2为中国气象局国家气象信息中心统计制作的全国年平均雷暴日数分布图，其中内蒙古东部与东北地区雷电活动频率明显高于华中部分地区，导致风电机组遭受雷击的概率显著增加。而针对高寒地区一年之中雷电活动频率，相关资料表明其随季节改变而变化显著。

数据指出蒙东地区冬季雷暴频率极低，秋季雷暴频率为10.5%，是除夏季之外的第二雷暴多发季节。东北地区夏季雷暴日明显高于其他季节，与冬季雷暴日极少不同，深秋季节雷暴日虽明显减少，但雷电活动依然存在，其中辽宁省个别年度秋季落雷次数依旧维持在较高水平，而春季却无此类现象发生。

吉林省30年雷暴日统计数据指出省内不同区域秋季雷暴日与春季基本相同，其中中西部地区秋季雷暴日全年占比为8.96%～14.35%。黑龙江省秋季雷电活动频率与蒙东地区接近，具体占比为10%左右，但同样存在个别年度秋季雷电活动十分频繁的现象。

内蒙古气象部门对2013～2014年内蒙古高原地区地闪频次、地闪强度以及雷击灾害特征进行了统计与分析，结果显示内蒙古高原地区正地闪占地闪总数的10%，远高于南方地区，正地闪电流为负地闪的2倍左右。此外，当发生正极性雷放电时，自风机非接闪器部件上起始的上行先导可能对下行先导完成最终拦截，致使雷击风机时的损坏将更为严重。