风电——浪涌保护器

发布时间:2019-08-10 14:36 来源:北京艾思科米 浏览次数:3413




风力发电机的防雷不同于普通的建筑物,它具有一定的特殊性,具体表现为下面的几个特点:

        (一)、所处的环境恶劣: 风力发电特点是:风机分散安置在旷野、山顶或沿海区域,大型风机叶片高点(轮毂高度加风轮半径)达60~100 m,遭受雷击概率高;风力发电机组的电气绝缘低(发电机电 压690 V、大量使用自动化控制和通信元件)。因此,就防雷来说,其环境远比常规发电机 组的环境恶劣。

        (二)、风力发电机成本高: 风力发电机组是风电场的贵重设备,价格占风电工程投资60%以上。若其遭受雷击(特别是叶片和发电机贵重部件遭受雷击),除了损失修复期间应该发电所得之外,还要负担受 损部件的拆装和更新的巨大费用。

        基于上述原因,站在全面应对风力发电机系统的防雷及防过电压保护的基础上,解决方法只有利用国内国外相关标准为基础,结合已经安装在各个系统上运作的实践经验作综合判断,相信是一种比较踏实及科学的态度。本方案旨在提供出一套完整且易于操作的防雷设计和运行解决方案,从而达到使风力发电系统的达到长期安全运行的效果。

        风力发电机系统的防雷是一个系统工程,它包括直击雷的防护、感应雷的防护、等电 位连接措施、屏蔽措施、规范的综合布线、安装电涌保护器(SPD)、完善合理的接地系统六 个部分组成。在一个完善的防雷系统工程中缺一不可。

风力发电机系统的防雷设计应进行全面规划、综合治理、多重保护,将外部防雷措施 和内部防雷措施整体统一考虑,做到安全可靠、技术先进、经济合理、施工维护方便。

        综合防雷工程包含:完善的外部防直击雷系统、合理配置过电压保护装置(含电源、通 信)、良好的等电位连接三个有机的整体。

        对风力发电的防雷保护主要分为外部直击雷防护和内部防雷(过电压)防护两大部分。

雷电过电压对风力发电机系统的损害主要有以下三个途径进入:

        一、直击雷经过接闪器(如避雷针)而直放入地,导致地网地电位上升,高电压由设备接地线引入电子设备造成 地电位反击。

        二、雷电流沿引下线入地时,在引下线周围产生磁场,引下线周围的各种金属 管(线)上经感应而产生过电压。

        三、进出风力发电机塔筒的电源线和通信线等在塔筒外部 遭受直击雷或感应雷而加载的雷电压及过电流沿线窜入,入侵电气或电子设备。

因此,我们对以上三种途径对整个入侵的雷电压及过电流进行防护。

        A 、塔顶的机舱上部的避雷针通过引下线与塔底基础结构内的地网相连。机舱内金属 结构件和塔架与接地网相连,形成等电位联接。对进入塔筒的各种金属管线实施均压等电位 连接,具有特殊要求的各种不同地线进行等电位处理。这样就形成一个法拉第笼式接地系统。 它是消除地电位反击有效的措施。应符合下列要求:

                1、安装的避雷针应使被保护的物体处于接闪器保护范围内。

                2、防直击雷的接地装置应围绕塔筒敷设成环型接地体,每根引下线 的冲击接地电阻不应大于 10Ω。

        B 、塔筒内通讯电缆以及地线的布放和连接,通过模拟不同的布线、屏蔽和接地方式 时,空间电磁场对通讯线路的电磁感应影响情况试验。塔筒内的通讯线和电源线的布线应留 有一定的距离,通讯线路采用屏蔽线或光纤的传输方式,推荐采用光纤传输。光纤的金属线 应作接地处理,并与地网相连接。

        C 、对风力发电机内部的电源线路和通讯线路安装防雷器(浪涌保护器),对电源设备 和通讯设备进行过电压的防护。

进入风力发电机塔筒的电源线和通讯线应在 LPZ0 与 LPZ1、LPZ1 与 LPZ2 区交界处, 以及终端设备的前端根据 IEC1312——雷电电磁脉冲防护标准,安装上BETIC 之不同类别的电源类 SPD,以及通讯网络类 SPD(SPD 为浪涌保护器的英文缩写),SPD 是用以防护电子设备遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压的有效手段。

BETIC 防雷器在风力发电机电气系统防雷的配置:

        按照国际 IECTR61400-24风力发电机防雷标准,同时根据 GB50057-94(2000年版)《建筑物防雷设计规范》以及多级保护、逐级限压、将雷电过电压限制在设备的承受水平上的原则,进行防雷配置如下:

(一)电源防雷器部分:

        1、在风力发电机的塔底控制柜的总进线电源三相 AC 690V 配置第一级防雷器,采用两 套 BETIC 的 H6P-25-11L 型电源防雷器串联使用的形式。

        2、在风力发电机塔上发电机转子输出的三相 AC 690V 部分配置第二级防雷器,采用一 套 BETIC 的 H6P-WS-600型电源防雷器。

        3、在风力发电机塔上控制柜的三相 AC 380V 供电电源的进线处配置二级防雷器,采用 一套 BETIC 的 H6P-TNS/385型电源防雷器。有几路三相 AC 380V 进线电源就配置几套防雷器。

        4、在风力发电机塔上控制柜的三相 AC 230V 供电电源的进线处配置二级防雷器,采用 一套 BETIC 的 H6P-TNS/275型电源防雷器,有几路三相 AC 230V 进线电源就配置几套防雷器。

        5、在风力发电机塔上控制柜内的单相 AC 230V 供电电源的进线处配置二级防雷器,采 用一套 BETIC 的 H6P-TNS/385型电源防雷器,有几路单相 AC 230V 进线电源就配置几套防雷器。

        6、在风力发电机塔上控制柜内 UPS 的单相 AC 230V 电源输入端和输出端配置二级防 雷器,各采用一套 BETIC 的 H6P-220AC型电源防雷器。

        7、在风力发电机塔上给轮毂供电的三相 AC 400V 电源进线处配置二级防雷器,采用一 套 BETIC H6P-TT/385型电源防雷器,有几路三相 AC 400V 进线电源就配置几套防雷器

        8、在风力发电机塔上控制柜给蓄电池充电的直流 DC 300V 电源的输入端配置二级直流 电源防雷器,采用一套 BETIC 的 H6P-220DC型直流电源防雷器。

(二)信号防雷器部分

        1、在 UPS 输出端的 24V AC/DC 电源的直流输出侧配置直流电源防雷器,采用一套 BETIC的 H6P-24DC 型的交/直流控制电源防雷器。有几组 AC/DC 电源,就配置几套防雷器。

        2、在风速仪加热的电源侧配置防雷器,采用 BETIC 的 H6P-24DC型的交/直流控制电 源防雷器。

        3、在风向传感器的电源侧配置防雷器,采用 BETIC 的 H6P-24DC型的交/直流控制电 源防雷器。有几组电源,就配置几套防雷器。

        4、在风机控制模块与轮毂通讯的 485 通讯模块之间配置信号防雷器,采用一套 BETIC的 H6P-485-FF 型信号防雷器。