根據(jù)雷電機(jī)理，雷云在風(fēng)場(chǎng)上空時(shí)，風(fēng)力機(jī)容易形成上行雷，與上行雷相關(guān)的起始連續(xù)電流轉(zhuǎn)移的電荷量可以高達(dá)3000，風(fēng)力機(jī)高度增加上行雷造成的風(fēng)力機(jī)雷害也增加，當(dāng)風(fēng)塔高度超過loom時(shí)上行雷擊的概率大大升高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，高度超過60m的建筑物往往會(huì)發(fā)生側(cè)擊，即有一部分雷電擊中建筑物側(cè)面而不是建筑物頂部。風(fēng)力機(jī)是高于60m的構(gòu)筑物，所以側(cè)擊概率比建筑物大很多，并造成嚴(yán)重?fù)p害。還有，風(fēng)電機(jī)組都設(shè)置在風(fēng)力強(qiáng)大的地區(qū)，例如海岸、丘陵、山脊等荒郊野地，而這些地區(qū)正是雷電多發(fā)區(qū)，風(fēng)電機(jī)組設(shè)置在高于周圍地區(qū)的制高點(diǎn)，并且遠(yuǎn)離其它高大物體，因此它更加能吸引雷電。
　　葉片雷擊損毀嚴(yán)重的一個(gè)主要原因是現(xiàn)代大型風(fēng)力機(jī)的葉片用不能傳導(dǎo)雷電流的復(fù)合材料制成，例如玻璃纖維增強(qiáng)塑料或木材層壓板，我國(guó)現(xiàn)在開始用得竹纖維層壓板。在葉片未加防護(hù)時(shí)，一旦被雷電擊中就會(huì)造成損壞。因此，必須對(duì)這類葉片采取防雷措施。
　　風(fēng)電機(jī)組還是不斷旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，于是又出現(xiàn)了一個(gè)特殊問題----雷擊的風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)葉片上多處，并且不止一個(gè)葉片遭到雷擊。我們知道雷擊的連續(xù)性，即一次閃電包含有幾個(gè)不連續(xù)的雷擊，一次閃電的持續(xù)時(shí)間達(dá)到1s。這一時(shí)間足以使多個(gè)葉片暴露在雷擊中（例如一個(gè)3葉片的風(fēng)力機(jī)以20rpm的速度旋轉(zhuǎn)，那么每葉片的運(yùn)動(dòng)速度就為1200 /s)。雷電流通過整個(gè)風(fēng)力機(jī)構(gòu)筑物入地，包括槳距軸承、輪毅和主軸軸承、齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)軸承、底座、偏航軸承和塔架。雷電流流經(jīng)齒輪和軸承可使其損壞，特別是在滾輪和滾道之間以及齒輪與輪齒間有潤(rùn)滑層時(shí)。
　　機(jī)艙外殼都是用玻璃纖維增強(qiáng)塑料或碳纖維合成材料做成，也有遭到雷擊的可能，它們也應(yīng)當(dāng)采取防直接雷擊措施。風(fēng)力機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮葉片、機(jī)艙的直擊雷防護(hù)和發(fā)電機(jī)、變壓器、變頻器等電氣設(shè)備和控制、通信、SCADA等等敏感電子設(shè)備的雷害電磁脈沖防護(hù)。
　　葉片的防雷
　　風(fēng)機(jī)的葉片幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜，雷電來時(shí)，葉片完全暴露在直擊雷下，它的防雷比其它構(gòu)筑物復(fù)雜。
　　沿著同一電離路徑的整個(gè)放電過程稱為閃電，其持續(xù)時(shí)間可以達(dá)到IS以上。云中先導(dǎo)與風(fēng)機(jī)迎面先導(dǎo)匯合形成完整的雷擊。風(fēng)場(chǎng)葉片上發(fā)生的上行雷為多，其原因就是地面突出物有先導(dǎo)向上發(fā)展，成為雷閃的主流。圖1說明風(fēng)機(jī)葉片產(chǎn)生向上先導(dǎo)與云中先導(dǎo)匯合形成對(duì)風(fēng)機(jī)葉片雷擊的示例。雷擊葉片后，雷電流將從雷擊點(diǎn)通過葉片一輪毅一機(jī)艙一風(fēng)塔一塔基一接地系統(tǒng)入地。雷電流流經(jīng)葉片，可以產(chǎn)生熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，流經(jīng)機(jī)艙和風(fēng)塔時(shí)，強(qiáng)大的雷電流誘發(fā)的雷電電磁脈沖可以對(duì)電氣系統(tǒng)和電子設(shè)備造成危害。
　　雷電擊中風(fēng)電機(jī)組的入侵點(diǎn)稱為雷擊點(diǎn)，一般，雷閃打在葉片的接閃器(receptor）處，圖2是雷擊葉片的照片，雷電流由雷擊點(diǎn)流入風(fēng)電機(jī)組，這時(shí)，造成的典型損壞是：
　　1)葉片表面復(fù)合材料開裂和灰化，以及雷擊點(diǎn)的金屬部件燒毀或熔化（開裂是機(jī)械損壞、灰化則是熱效應(yīng)的結(jié)果）。
　　2）雷電在葉片內(nèi)部形成電弧（這時(shí)，風(fēng)力機(jī)葉片的損壞最為嚴(yán)重，空氣中的電弧會(huì)存在于葉片內(nèi)的空洞和葉片表面，這種屬于電氣損壞）。
　　3）另一種損壞是雷電流傳到復(fù)合材料層之間時(shí)，因?yàn)閷娱g有些潮氣，內(nèi)部電弧加熱潮氣引起壓力沖擊使葉片爆裂或使葉片表面沿著前后緣和葉片承載梁處撕裂損壞（小至葉片表面發(fā)生裂紋，大到葉片完全碎裂）。有時(shí)，壓力波會(huì)通過輪毅從受雷擊的葉片傳到其它的葉片上而引起損壞，（熱效應(yīng)和機(jī)械損壞）
　　4）在葉尖雷擊點(diǎn)和導(dǎo)體部件之間常會(huì)形成內(nèi)部電弧。
　　有葉尖剎車的葉片的損壞常局限在葉尖部分，而葉片主體保持完好。當(dāng)葉片主體內(nèi)部形成電弧時(shí)，?？煽匆娪腥~尖剎車的葉片主體的損壞。在控制葉尖剎車的鋼絲沒有足夠的截面積將雷電流從軸尖傳遞到輪毅時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生葉片主體損壞的情況。對(duì)于有副翼的葉片來說，葉片就會(huì)完全毀壞。
　　因此，導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)葉片嚴(yán)重?fù)p壞的原因是葉片內(nèi)部的雷電弧周圍形成了壓力沖擊波。當(dāng)雷電弧在葉片外表面形成或當(dāng)傳遞雷電流的金屬部件的截面積足夠大時(shí)，風(fēng)力機(jī)葉片的損壞會(huì)比較小。
　　下面有兩個(gè)例子，一個(gè)是美國(guó)Texas南風(fēng)場(chǎng)雷害，一個(gè)是日本北海道某風(fēng)場(chǎng)冬雷雷害。
　　美國(guó)Texas南風(fēng)場(chǎng)內(nèi)風(fēng)力機(jī)輸出功率1.5MW，發(fā)電機(jī)葉片由玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)成。葉片內(nèi)部采用硬質(zhì)聚氨醋泡沫塑料包裹在玻璃纖維上形成加強(qiáng)橫梁，并采用多層有絕對(duì)強(qiáng)度的聚氨醋／玻璃纖維作為內(nèi)部層，一耐應(yīng)力的效果相當(dāng)好。該地雷閃密度為每年每平方公里5至6個(gè)，2006到2008年3年中，該場(chǎng)5％的風(fēng)力機(jī)葉片被雷擊損壞，2008年4月6日雷電將155號(hào)機(jī)的4608號(hào)葉片完全擊壞（葉片解體，導(dǎo)流線截?cái)啵绹?guó)國(guó)家雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)報(bào)道雷擊時(shí)刻（08: 36' 38"）記錄的該地雷電電流為10kA。比較起來，這次雷擊雷電流不算大，但葉片的損壞相對(duì)卻十分嚴(yán)重。美國(guó)國(guó)家雷電研究所（National Lightning SafetyInstitute-NLS1)，2008年6月對(duì)該例的研究認(rèn)為，導(dǎo)雷線未達(dá)到設(shè)計(jì)水平，葉片內(nèi)部的空氣和水氣在大雷電流流過時(shí)氣化和膨脹產(chǎn)生機(jī)械力，是這次葉片損毀的主要原因。在研究中發(fā)現(xiàn)，該廠葉片葉尖有一個(gè)“接閃器”。雷擊接閃器后，大電流進(jìn)入葉片，由于瞬時(shí)雷電流達(dá)到10kA，雷電流從接閃器進(jìn)入后沿“導(dǎo)雷線”入地網(wǎng)，瞬時(shí)電流產(chǎn)生了25000℃以上的高溫，使得“導(dǎo)雷線”熔斷，同時(shí)將葉片內(nèi)殘存的水汽加熱，水汽急劇膨脹使葉片爆裂。
　　日本北海道某風(fēng)場(chǎng)在2006年12月6日一次冬雷時(shí)，一臺(tái)1000kW風(fēng)機(jī)測(cè)得的雷電電荷為739C，但風(fēng)機(jī)未被擊壞。這臺(tái)風(fēng)機(jī)在葉片上部裝有碟形接閃器，導(dǎo)流線可以傳導(dǎo)上百千安的電流而無機(jī)械損壞。松下公司在2006年做了葉片大電流室內(nèi)試驗(yàn)。將模擬雷電流加到長(zhǎng)度為29,5m，葉片上部裝有幾個(gè)碟形接閃器和棒型接閃器。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),  施加正沖擊電壓時(shí)，接閃器的接閃率為100%，施加負(fù)沖擊電壓時(shí)，接閃器的接閃率也有70%，其余的電流直接流向引下線。松下也做過有接閃器和無接閃器的對(duì)比試驗(yàn)，葉片無接閃器時(shí)，施加負(fù)沖擊電壓，葉片截雷58%，機(jī)艙截雷42%。