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风力发电接地标准

作者:雷火电竞网来源:雷火电竞网浏览:5次更新:2021-06-10 14:31:43

  风能是当时技能最老练、 最具有规划开发条件的可再生洁净动力。 风能发电为人与自然调和 开展供给了根底。 因为风力发电机组是在自然环境下作业, 不可避免的会遭到自然灾祸的影 响。 因为现代科学技能的迅猛开展,风力发电机组的单机容量越来越大,为了吸收更多能量, 轮毂高度和叶轮直径跟着增高, 相对的也增加了被雷击的危险, 雷击成了自然界中对风力发 电机组安全运转危害最大的一种灾祸。雷电开释的巨大能量会形成风力发电机组叶片损坏、 发电机绝缘击穿、操控元器件焚毁等。我国沿海区域地势杂乱,雷暴日较多,应充沛注重雷 击给风力风电机组和运转人员带来的巨大要挟。 例如, 红海湾风电场建成投产至今产生了多 次雷击事情,据统计,叶片被击中率达 4%,其他通讯电器元件被击中率更高达 20%。为 了下降自然灾祸带来的丢失,有必要充沛了解它,并做出有针对性的防范措施。 风机的防雷是一个综合性的防雷工程,防雷规划的到位与否,直接关系到风机在雷 雨气候时能否正常作业,而且确保风机内的各种设备不受危害等。 一、 直击雷防护 该风机主体高度约 80 米,叶片长度约 40 米,即风机最高点高度约为 120 米,且大多 数风力发电机坐落空阔地带,较孤立。风机的高度加上所在特别的环境,形成风力发电机在 雷雨气候时极易遭受直击雷。 国 际 电 工 委 员 会 对 防 雷 过 电 压 保 护 的 防 护 区 域 划 分 为 : LPZ0 区 (LPZ0A、 LPZ0B) ,LPZ1 区,LPZ2 区。 在金属塔架接地杰出的状况下,叶片、机舱的外部(包含机舱) 、塔架外部(包含塔架) 、箱 式变压器应归于 LPZ0 区,这些部位是遭受直击雷(绕雷)或不遭受直击雷但电磁场没有衰 减的部位。机舱内、塔架内的设备应归于 LPZ1 区,这其间包含电缆、发电机、齿轮箱等。 塔架内电气柜中的设备,特别是屏蔽较好的弱电部分应归于 LPZ2。 对与现有风力发电机的 LPZ0 区防雷过电压维护设备进行剖析后,在 LPZ0 区内,直 击雷的防护在没有技能打破的前提下依然沿袭传统的富兰克林避雷办法: 运用本身的高度使 雷云下的电场产生畸变,从而将雷电招引,以本身替代被维护物受雷击,以到达维护避雷的 目。 这就要求风机的叶片的制造及其资料提出很高的要求, 即叶片有必要能够接受足够大的电 流,而且在叶片上增加导电功能杰出、本身重量轻的类似于碳纤维的资料,用独自的线缆将 叶片与塔身衔接在一起,为雷电流泄放供给一个杰出的通道。 机舱主机架除了与叶片相连,还衔接机舱顶上避雷棒(笔者在给天津海事局灯塔做 防雷工程时,在烟台北长山岛上近距调查风力发电机看到的) ,与叶片坐落相反的方向,估 计该避雷棒用作为维护风速计和风标免受雷击。 依据风力发电机的运用性质及其重要性,参照《修建物防雷规划标准》50057-94 (2000 版)关于修建物的防雷分类,能够将风力发电机区分为二类防雷修建。二类防雷建 筑对应的滚球半径为 45 米,依据电气—几许模型 hr=10?I0.65 hr——雷闪的最终闪络间隔(击距) ,即滚球半径 I——与 hr 对应的得到维护的最小雷电流幅值(KA) ,即比该电流小的雷电流或许击到 被维护的空间。 当 hr=45 米时,I=10.1KA,即在选用滚球半径为 45 米时,当雷电流大于 10.1KA 时, 雷电闪击就会击在接闪器上;当雷电流小于 10.1KA 时,会产生绕机,即雷电或许击在被 维护物上,而不是接闪器上;假如被维护物本身的高度超越 45 米时,还会产生侧击,即发 生雷电时,闪击或许击在塔身上(塔身高约 80 米) 。依据莫斯科灯塔观测到的雷击,有多 次时击在灯塔下方的,即产生了侧击。一起,较大的高度使得上行雷的概率增大。因为风力 发电机塔身较高,使得积雨云下端与叶片的间隔挨近,大气电场强度突增,导致产生部分的 空气击穿而产生向上开展的流光,终至呈现上行先导。 关于风力发电机的雷击概率,能够参照《高层修建电气规划手册》供给的一个预算 的经历公式。它是依据美国、波兰、日本、瑞典对特高层修建的调查记载,得出的经历公式: N=3×10-5H2 H 的单位为 m,适用于 1KL=10.由此能够预算出,在 1KL=30 的区域(上海挨近 此数) ,100m 高的修建,每年大约遭受 1 次雷击。从这个公式中能够提醒出一个规则,即 高层修建雷击概率与其高度的平方成正比。 以上直击雷的防护是建立在一个有杰出接地体的根底上的,参照《修建物防雷规划规 范》GB50057-94 及《微波站防雷与接地规划标准》YD2011-93 相关条款,风力发电机 防雷接地电阻不能小于 5?。 二、 风轮、机舱、水平轴、尾舵和塔身的等电位衔接 机舱外壳应选用钢板制成,作为接受直击雷的载体,依照 GB50057-94 的要求,钢板 厚度有必要大于 4mm,在机舱的上方设备几支避雷短针,避免雷电产生绕击和侧击时,穿透 机舱,对机舱内设备形成损坏。假如机舱外壳为复合资料时,应在机舱外面敷设金属网格, 兼作接闪器和屏蔽之用。网孔宜为 30cm×30cm,钢丝直径不宜小于 2.5mm。必要状况 下,需经过屏蔽核算,加大金属网格的密度和铁丝的直径。开始预算,关于 0.25/100?s 的雷电流,应不小于 40db,各网格衔接处应焊接以确保电气衔接。 风轮与机舱间、机舱与塔柱间、尾舵与水平轴间应经过铆接、焊接或螺栓衔接等方 法做牢靠电气衔接,也能够经过独自的多股塑铜线) ,各衔接过度电 阻尽量小,一般不大于 0.03?。 以上各部件衔接为一个电气的全体, 使之遭受雷击时, 能有一个快速的通道沿塔身引进接地 设备。 三、 电磁屏蔽 因为风力发电机为挺拔塔式结构,十分紧凑,发电机、信息体系、操控体系都接近塔壁, 不管风轮、机舱、水平轴、仍是尾舵遭到雷击,机舱内的发电机及操控体系等设备或许遭到 机舱的高电位反击,在电源和操控回路沿塔筒引下过程中,也或许遭到反击。 对发电机及其励磁体系,继电维护和操控体系、通讯和信号以及核算机体系都应设备相 应的过电压维护设备。 电力和信息回路由机舱到地上并网柜、变流器、塔底操控柜处应采纳屏蔽电缆外,还应 穿入接地铁管,使反击率下降。各回路应在柜内设备相应防雷设备,这样 DBSGP(分流、 均压、屏蔽、接地)体系在各节点层层设防。 各电气柜选用金属薄板制造, 能够有效地避免电磁脉冲搅扰, 在电源操控体系的输入端, 处于暂态过电压防护的意图,选用压敏电阻或暂态按捺二极管等维护设备与屏蔽体系衔接, 每个电控柜用不小于 16mm2 的多股塑铜线与接地端子衔接。 四、机舱内各种柜的防护: 各种柜内的进线、出线处有必要依照雷电防护区域的区分,经过雷击危险评价后,依据评价结 果进行规划, 依据修建物信息体系的重要性和运用性质确认雷电防护等级, 该风力发电机可 以定为 B 级防护。在被维护的设备处加装三级浪涌维护器。榜首级选用开关型的电涌维护 器,第二级和第三级选用限压型的电涌维护器。且各参数有必要契合标准要求的最小值,即一 级标称放电电流 In≥15KA(10/350?s)或 In≥60KA(8/20?s) ,二级标称放电电流 In≥40KA,三级标称放电电流 I n≥20KA。 关于 690V/380V 的风力发电机供电线路, 为避免沿低压电源侵入的浪涌过电压损坏用 电设备,供电回路主张选用 TN-S 供电方法。 1、变桨操控柜:变桨操控柜坐落风机顶端,雷雨气候时简单遭受直击雷,所以柜里电源线A,230vac(b)/2A 等用电设备进线前 端应设备相应的三相沟通避雷器(imax:100KA) 、单项沟通避雷器(imax:100KA)和 24V 直流电源避雷器(In:5KA) 。 2、机舱到变桨柜通讯线选用双绞线通讯,双绞线两端在进入设备前应设备信号避雷器。 双绞线有必要穿金属管敷设或选用屏蔽双绞线,且金属管或屏蔽层两端接地。 3、机舱操控室:机舱操控室坐落风机顶端,雷雨气候时极易遭受直击雷,里边的开关电源 送到变浆操控柜内的出线A(变桨操控柜) ,开关电源 230vac (b)à24vdc(b)/10A(变桨操控柜)直流电源有必要设备电源浪涌维护器(In:5KA) , 开关电源 UPS230vacà24vdc(c)/10 的 24 伏电源处设备 24V 直流电源避雷器(In: 5KA) 。从塔底操控室到机舱操控室的 Ups 进线端(机舱操控室)设备电源避雷器(Imax: 100KA) 。 以上设备处有必要设备能接受经过一级分类实验的电源浪涌避雷器。 塔底设备柜的防护 1、UPS230vac 塔底操控室到机舱操控室的 ups 输出端(塔底操控室)加装电源避雷 器(In:40KA) 2、变流器到机舱发电机转子的出线端和进线端别离加装经过二级分类实验的电源避雷 器(In:40KA)和经过一级分类实验的电源避雷器(Imax:100KA) 3、并网柜到发电机定子之间的出线端和进线端别离加装经过二级分类实验的电源避雷 器(In:40KA)和经过一级分类实验的电源避雷器(Imax:100KA) 4、各机柜的二次外表线路应加装相应的电源避雷器(In:20KA) 。 以上线缆主张选用穿金属管走线或许选用铠装电缆,金属管或铠装电缆有必要在进入设备 柜之前接地。电源避雷器的接地宜和风机的钢结构体衔接在一起。 以上防护选用三级防护的准则,在易遭受直击雷的部位加装经过一级分类实验的电源避 雷器, 在舱底的设备柜内加装经过二级分类实验的电源避雷器, 在缺点设备的电源处还应加 装经过三级分类实验的电源避雷器,使设备得到充沛的维护。

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