雷电流幅值是衡量雷电强度的重要指标，对设备绝缘选择与防雷措施设计具有重要意义，而雷电流幅值与气象、地理位置具有紧密关系，故雷电流幅值需根据不同地区与环境进行区别计算。

高寒地区的雷电流幅值因海拔高度与纬度的升高而有所降低。但鉴于高寒地区所面临的气候环境恶劣、平均雷暴日数较高、高土壤电阻率引起的接地电阻较大等问题，对高寒地区风机雷电防护能力的要求应进一步提高。

2  高寒地区风电机组雷电防护研究现状

2.1  高寒地区风电机组雷电防护系统

叶片是风电机组位置最高、体积最大的旋转部件，雷电放电逐级发展时，叶片遭受雷击的概率远大于风机其他部件，且叶片遭雷击损坏后，维修耗资巨大，因此目前主要基于风机叶片进行风电机组雷电防护系统的设计与研究。

在实际运行的风电场中，普遍采用的风电机组雷电防护系统由叶片金属接闪器与叶片内部金属引下线组成，当雷击风机时，叶片接闪器引雷击于自身，并将雷电流通过内部引下线泄入大地，从而降低雷击造成风机损坏的概率。

为检验有无接闪器与接闪器装设位置不同对雷击叶片损坏程度的影响，日本学者对长度为3m的叶片模型进行雷击模拟实验。

实验结果表明，叶片不装设接闪器与引下线时，雷击叶片造成叶片表面沿面放电或贯通性击穿；叶尖区域装设接闪器与引下线时，雷击基本发生在接闪器上；接闪器装设在远离叶尖的叶片表面时，雷击有多次发生在叶尖而未发生在接闪器上，并在雷击点与叶片内部导体间产生内部电弧，故接闪器应尽可能装设在叶尖区域。但此实验只针对风机局部部件，且叶片样品尺寸较小，而完整风机结构下接闪器位置的精确选取，还需开展相似实验进行验证与分析。

有学者对叶片接闪器装设位置作出了理论论证，通过建立长36m、无接闪器叶片模型，对叶片区域电场进行了仿真计算。仿真结果显示在距叶尖6m，尤其是距叶尖1m范围内，电场强度明显高于其他区域，叶尖附近遭遇雷击概率最大，因此接闪器的装设应尽可能靠近叶尖。

有学者基于经典绕击分析模型，对装设叶尖接闪器的风电机组进行绕击率计算，计算结果指出绕击率最大值约为0.1%，证明了叶尖接闪器具有良好的直击雷防护功能。

基于叶片的典型风电机组雷电防护系统设计，如图3所示。其中类型A与类型B为接闪器与引下线组合；类型C是将金属导体安装在叶片边缘以起到接闪器与引下线的作用，但此种设计可能会影响叶片转动，并且引发噪声污染等问题；类型D则是在叶片表面涂层下铺设金属网，从而达到拦截雷击、泄放雷电能量的目的。