叶片在风电机组中位置最高，是雷击的首要目标；并且叶片价格昂贵，因此叶片是整个风电机组防雷保护的重点。
4.1.3.1 叶片的材料
1.金属叶片
若采用金属叶片，理论上只要金属的厚度达到相关标准的要求就可以使风叶的防护变得简单。但是金属的使用会影响叶片的性能，增加风电机组的负荷、降低风电转换效率等，因此金属叶片目前还未有应用。
2.碳纤维叶片
从目前的研究成果看，碳纤维叶片的制造技术尚未成熟，也未进入实际应用阶段。碳纤维间的黏合物普遍为非导电物质，单股碳纤维的通流容量较小，所以一旦遭遇中等强度的直接雷击将导致叶片的严重损坏。满足导电性能的黏合物成本太高，难以被市场接受，所以碳纤维叶片目前也未有应用。
3.复合材料叶片
目前大型风电机组的叶片大多由复合材料制成，不能承受直击雷或传导直击雷电流。当叶片运行一段时间后，叶片外部被污染物覆着或者内部积攒水汽等，遭受雷击时则易发生故障损坏，因此应定期对叶片进行维护工作。
4.1.3.2 叶片损坏机理
图4-4 叶片防雷设计
雷击造成叶片损坏集中在两个方面：一方面是雷电击中叶尖后，释放的巨大能量使叶尖内部温度急剧上升，水分在极短时间内受热汽化膨胀，产生的巨大机械力致使叶尖结构爆裂，严重时甚至会造成整个叶片开裂破坏；另一方面是雷击叶尖产生的巨大声波也会对叶片的内部结构造成一定的破坏。
4.1.3.3 叶片的防雷系统(www.xing528.com)
研究表明，当物体被雷电击中时，雷电流总会选择传导性最好（即电阻最低）的路径。针对这一特性，可以在叶片表面或内部构造一个相对阻抗较低的对地导电通道，使叶片免遭雷击破坏。在实际应用中，可以通过两种方法来实现：一是在叶片的尖部和中部各安装一个接闪器，接闪器通过不锈钢接头连接到叶片内部的引下线，将雷电流从叶尖引到叶根法兰处；二是在叶片表面涂上一层导电材料，使叶片有充足的导电性能，从而将雷电流安全地传导到叶片根部进行泄流。两种叶片防雷设计如图4-4所示。
接闪器是一个特殊设计的不锈钢螺杆，装在叶片尖部或中部，相当于一个避雷针，起引雷的作用，避免雷直击叶尖。工程上要求接闪器应该能承受多次雷电冲击，并且可以更换。
引下线是一段铜芯电缆，位于叶片的内部，从接闪器部位开始，到叶片根部结束。为了使引下线与接闪器有良好的接触，引下线不能够移动。由于雷电流幅值巨大，要求引下线的铜导体横截面积不小于50mm2。发生雷击时，巨大的雷电流也不会使叶片的温度有明显的增高，能够使叶片避免遭受雷电流的破坏。
4.1.3.4 不同叶片类型的防雷结构
1.无叶尖阻尼器的叶片
无叶尖阻尼器的叶片一般在叶尖部分的玻璃纤维聚酯层表面预置金属氧化物作为接闪器，并通过埋置于叶片内部的引下线与叶根处的金属法兰相连接，其结构图如图4-5所示。外表面的金属氧化物可以是网状或者箔状。这样的表面即使在遭受雷击的情况下表面熔化或损伤，也不会影响到叶片内部的强度或结构。
图4-5 无叶尖阻尼器叶片的防雷结构简图
2.有叶尖阻尼器的叶片
对于有叶尖阻尼器叶片，叶尖阻尼器将叶片分成了两段。叶尖部分玻璃纤维聚酯层中预置的金属导体作为接闪器，通过由碳纤维材料制成的阻尼器与用于启动叶尖阻尼器的启动钢丝相连接，其防雷结构如图4-6所示。实验表明，这样结构的叶片在经受200kA的冲击电流实验后无任何损伤。但是，这样的叶片遭受雷击的概率将会比用绝缘材料制成的叶片高。
图4-6 有叶尖阻尼器叶片的防雷结构简图
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