風(fēng)力發(fā)電機雷電防護課件

風(fēng)力發(fā)電機防雷保護方案風(fēng)力發(fā)電機防雷保護方案設(shè)計依據(jù)，標準、規(guī)范IEC61024-1建筑物防雷第一部分通則IEC/TR61400-24風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)-防雷保護IEC61312-1雷電電磁脈沖的防護第一部分通則GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50343-2004建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計規(guī)范WECMINGYANG1.5MWLightningProtection（Aerodyn）設(shè)計依據(jù)，標準、規(guī)范IEC61024-1防雷設(shè)計遵循原則風(fēng)機的接地電阻值應(yīng)不大于4歐姆。與風(fēng)機結(jié)合在一起的所有的金屬件都應(yīng)等電位連接在一起，并與防雷裝置相連。接地系統(tǒng)有直通大地的連接，等電位連接網(wǎng)不應(yīng)設(shè)單獨的接地裝置。防雷接地、交流工作接地、直流工作接地、安全保護接地、防靜電接地共用一組接地裝置。接地裝置應(yīng)利用風(fēng)機的自然接地體，當(dāng)自然接地體的接地電阻達不到要求時必須增加人工接地體。接地設(shè)計必須遵守國際標準和規(guī)范。防雷設(shè)計遵循原則風(fēng)機的接地電阻值應(yīng)不大于4歐姆。風(fēng)力發(fā)電機雷電損壞風(fēng)險評估雷擊大地的年平均密度Ng＝0.1×TdTd—年平均雷暴日。這里根據(jù)湛江氣象站資料，為96次/年。Ng＝0.1×96＝9.6雷電直接擊中平地上風(fēng)機的年平均頻率Nd＝Ng×9πh2×10-6＝9.6×9π×1002×10-6＝2.71在小山或者丘陵的風(fēng)力發(fā)電機遭受雷擊的概率為平地風(fēng)機的2倍。防雷保護系統(tǒng)效率E≥（1－10-3/3.58）×100％E≥99.7％風(fēng)力發(fā)電機雷電損壞風(fēng)險評估雷擊大地的年平均密度防雷保護級別及其參數(shù)根據(jù)IEC61400－24風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)-防雷保護，結(jié)合WECMINGYANG1.5MWLightningProtection（Aerodyn），在此我們把明陽風(fēng)力發(fā)電機按照一類防雷進行設(shè)計。參數(shù)(防雷保護等級1)防雷保護級別及其參數(shù)根據(jù)IEC61400－24風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機雷電防護區(qū)域的劃分雷電防護區(qū)的提出，是為保護風(fēng)機系統(tǒng)里的元件。風(fēng)機系統(tǒng)可以分為幾個不同的區(qū)域。雷電防護系統(tǒng)依據(jù)標準制定劃分區(qū)域，目的是為了減少電磁干擾與可預(yù)見的耦合干擾。LPZ0A有直擊雷侵襲的危險，完全處在電磁場環(huán)境中，完全具有雷擊電涌破壞的可能。這個區(qū)域包括：葉片；機艙罩；氣象桅桿避雷針系統(tǒng)；塔架LPZ0B 沒有直接遭受雷擊的危險，但電磁場環(huán)境與雷電電涌沒有任何減低。這類區(qū)域包括：風(fēng)向儀；風(fēng)速儀；航標燈；機艙內(nèi)部；發(fā)電機；齒輪箱；液壓系統(tǒng)；傳動系統(tǒng)；電氣控制柜；風(fēng)力發(fā)電機雷電防護區(qū)域的劃分雷電防護區(qū)的提出，是為保護風(fēng)機風(fēng)力發(fā)電機雷電防護區(qū)域的劃分LPZ1可選擇SPD保護設(shè)備，存在電涌破壞的危險，電磁場由于屏蔽作用已經(jīng)減弱。這類區(qū)域包括：輪轂內(nèi)部；機艙電控柜內(nèi)部；發(fā)電機接線盒內(nèi)部；照明系統(tǒng)；機艙與塔筒的線纜；塔筒內(nèi)部；箱式變電站內(nèi)部；LPZ2…n 電涌破壞進一步減弱，電磁破壞影響更小這類區(qū)域包括：變槳控制箱內(nèi)部；塔基控制柜內(nèi)部；箱式變電站開關(guān)柜內(nèi)部；風(fēng)力發(fā)電機雷電防護區(qū)域的劃分LPZ1防雷系統(tǒng)的思路通過外部防雷裝置將雷電與雷電電磁脈沖的能量泄放到大地，并且應(yīng)符合層次性原則，即盡可能多、盡可能遠地將多余能量在引入通信系統(tǒng)之前泄放入地；層次性就是按照所設(shè)立的防雷保護區(qū)分層次對雷電能量進行削弱。等電位就是保持系統(tǒng)各部分不產(chǎn)生足以致?lián)p的電位差。由可靠的接地系統(tǒng)、等電位連接用的金屬導(dǎo)線和等電位連接器（防雷器）組成一個電位補償系統(tǒng)，在瞬態(tài)現(xiàn)象存在的極短時間里，這個電位補償系統(tǒng)可以迅速地在被保護系統(tǒng)所處區(qū)域內(nèi)將所有導(dǎo)電部件之間建立起一個等電位區(qū)域，使得所有導(dǎo)電部件之間不存在顯著的電位差。防雷系統(tǒng)的思路通過外部防雷裝置將雷電與雷電電磁脈沖的能量泄放外部防雷措施1、氣象桅桿做成避雷針的形狀。在氣象桅桿的合葉連接的上端面通過35mm2導(dǎo)線以最短連接方式連接到機架接地點上，接地電纜應(yīng)保持一定的松緊度，不宜拉的太緊，以免因為熱脹冷縮而損壞。接地電纜安裝盡量做到短、直。氣象桅桿避雷針的連接法蘭采用35mm2接地電纜跨接，跨接前應(yīng)將接線端子與法蘭的接觸面的油漆去掉。圖（1）氣象桅桿法蘭跨接示意圖外部防雷措施1、氣象桅桿做成避雷針的形狀。在氣象桅桿的合葉外部防雷措施圖（2）機架氣象桅桿接線柱位置示意圖外部防雷措施圖（2）機架氣象桅桿接線柱位置示意圖外部防雷措施2、葉片尖端裝有雷電捕捉器，捕捉器截面積大約200~300mm2。雷電捕捉器通過葉片內(nèi)部的70mm2接地電纜連接到葉片根部法蘭處，每個葉片接地線底部安裝有一個雷電峰值記錄卡。如圖（3）所示：如圖（3）葉片正面形狀及防雷電結(jié)構(gòu)示意圖

外部防雷措施2、葉片尖端裝有雷電捕捉器，捕捉器截面積大約20外部防雷措施通過70mm2銅編織帶纏繞硅膠條柔性連接的方式將葉片和輪轂等電位連接。如圖（4）所示。圖（4）葉片至輪轂的連接外部防雷措施通過70mm2銅編織帶纏繞硅膠條柔性連接的方式將外部防雷措施風(fēng)機的主軸接地利用與鎖緊盤連接的兩個接地銅刷通過70mm2銅編織帶連接到機架。接地示意圖如圖（5）。具體裝配方法及要求詳見圖紙1－MF－660－000－A、圖紙1－MF－670－000－A。機架的接線柱如下圖（6）所示。圖（5）主軸接地示意圖外部防雷措施風(fēng)機的主軸接地利用與鎖緊盤連接的兩個接地銅刷通過外部防雷措施圖（6）機架接線柱位置示意圖外部防雷措施圖（6）機架接線柱位置示意圖外部防雷措施機架與塔筒的連接采用碳刷與防雷引弧爪并聯(lián)方式，連接點為2處，碳刷數(shù)量共4個。碳刷通過偏航制動器防雷支架固定在偏航制動器的支座上，安裝后與偏航制動器的壓力大約150N。安裝前需將偏航制動器內(nèi)圓周面的油漆與污漬清理干凈。裝配示意圖如圖（7）：圖（7）偏航軸承剎車制動盤碳刷裝配示意圖外部防雷措施機架與塔筒的連接采用碳刷與防雷引弧爪并聯(lián)方式，連外部防雷措施從塔內(nèi)接地環(huán)預(yù)留端子引出一條240mm2接地電纜，與機架接線柱可靠相連，使機架可靠接地。接地電纜要求最短。此電纜通過解纜系統(tǒng)時，在保證安全的情況下保持最短的線路和最小的感應(yīng)率。機架接地點如圖（8）中紅色接線柱。圖（8）機架接地點示意圖外部防雷措施從塔內(nèi)接地環(huán)預(yù)留端子引出一條240mm2接地電纜等電位連接機艙柜門和側(cè)板使用6mm2的電纜進行跨接。控制柜帶有一個可靠的外部接地點，這一點通過35mm2的電纜與機架接地點進行最短距離連接?？刂乒裢獠拷拥攸c如圖（9）所示。圖（9）機艙控制控制柜外部接地點

等電位連接機艙柜等電位連接發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地點與機架接地點相連。選用95mm2電纜進行連接。發(fā)電機轉(zhuǎn)子外部接地點如圖（10）所示圖（10）發(fā)電機轉(zhuǎn)子外部接地點發(fā)電機定子與變頻柜接地連接采用240mm2電纜。變頻器與塔內(nèi)接地環(huán)采用240mm2接地電纜可靠相連，保證變頻器可靠接地。等電位連接發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地點與機架接地點相連。選用95mm2電等電位連接齒輪箱機座與機架接地點相連。選用35mm2接地電纜。齒輪箱機座接地點如圖（11）所示。圖（11）齒輪箱機座外部接地點等電位連接齒輪箱機座與機架接地點相連。選用35mm2接地電纜等電位連接每節(jié)塔筒之間以及第一節(jié)塔筒與基礎(chǔ)環(huán)的法蘭處用三條35mm2接地電纜相連。接地電纜在法蘭處呈120度分布，保證塔筒可靠電氣連通。塔筒跨接示意圖如圖（12）圖（12）各節(jié)塔筒法蘭跨接示意圖等電位連接每節(jié)塔筒之間以及第一節(jié)塔筒與基礎(chǔ)環(huán)的法蘭處用三條3等電位連接基礎(chǔ)環(huán)與塔內(nèi)接地環(huán)焊接引出的三條扁鋼可靠相連，三條扁鋼呈1200均勻分布，保證基礎(chǔ)環(huán)可靠接地。塔內(nèi)接地環(huán)的制作塔內(nèi)接地環(huán)是由布置在塔筒內(nèi)部的熱鍍鋅圓鋼連接而成的，接地環(huán)與塔基防雷基礎(chǔ)的預(yù)留鋼筋3點連接，連接點應(yīng)均勻分布。塔內(nèi)接地環(huán)連接了以下電纜：一條機架接地電纜一條變頻器接地電纜三條基礎(chǔ)環(huán)接地電纜等電位連接基礎(chǔ)環(huán)與塔內(nèi)接地環(huán)焊接引出的三條扁鋼可靠相連，三條內(nèi)部防護（1）電源防雷電源防雷系統(tǒng)主要是為了防止雷電波通過電源線路而對計算機及相關(guān)設(shè)備造成危害。為避免高電壓經(jīng)過避雷器對地泄放后的殘壓過大，或因更大的雷電流在擊毀避雷器后繼續(xù)毀壞后續(xù)設(shè)備，以及防止線纜遭受二次感應(yīng)，應(yīng)采取分級保護、逐級泄流原則。一是在電源的總進線處安裝放電電流較大的電源避雷器，二是在重要設(shè)備的進線處加裝次級或末級避雷器。內(nèi)部防護（1）電源防雷電源防雷系統(tǒng)主要是為了防止雷電波通過風(fēng)力發(fā)電機雷電防護課件基于綜合防護的七點防雷措施①選取適宜的接閃方式：雷電能量有50%可直接流入大地，還有50%的能量將通過各種感應(yīng)方式，平均流入外露的各電氣通道（如電源線、信號線和金屬管道等）。

②安全引導(dǎo)雷電入地：作好雷擊電流引下工作，避免雷擊電流旁向閃擊，最大限度的消除雷電流對電子設(shè)備的感應(yīng)作用。

③完善的共地措施：達到電源地、防雷地、保護地和信號地之間的電位平衡，形成共地系統(tǒng)，防止雷電通過接地系統(tǒng)對設(shè)備的反擊。減少感應(yīng)雷擊對弱電設(shè)備的感應(yīng)損壞。

④對重要的電子系統(tǒng)構(gòu)造“等電位”電位浮島：在對電子設(shè)備的電源、數(shù)據(jù)、通訊及信號線路進行感應(yīng)雷防護時，使用直接電氣聯(lián)結(jié)或避雷器進行等電位連接，形成水漲船高式的等電位浮島，雷電侵入時，整個系統(tǒng)的電位同時升降。其目的是防止強大雷電流流經(jīng)之處的局部高電位與周圍設(shè)備發(fā)生雷電反擊（旁側(cè)閃絡(luò)放電），同時可消除因地電位驟然升高而產(chǎn)生的“地電位反擊”事故。

⑤迅速分流雷電流：把通過各種線路引入電子系統(tǒng)的雷擊電流，通過精心安裝的分流系統(tǒng)，安全迅速的分流入地，降低系統(tǒng)的高電壓，高速箝位電壓達到安全值。

⑥定期檢測防雷裝置：對防雷裝置作定期檢測。發(fā)現(xiàn)問題，及時整改基于綜合防護的七點防雷措施①選取適宜的接閃方式：雷電能量有5防雷設(shè)計時引入保護區(qū)概念從空間上看，雷電作用的區(qū)域可以人為的劃分成幾個不同的保護區(qū)：0級防雷區(qū)（LPZ0）、1級防雷區(qū)（LPZ1）、2級防雷區(qū)（LPZ2）等等最外層是0級防雷區(qū)（LPZ0），此區(qū)域是雷電可以直接擊中的區(qū)域，危險性最高，越往里，遇受直擊雷的危險程度降低。防雷保護區(qū)的界面由鋼筋混凝土墻等構(gòu)成的屏蔽層形成。電氣通道或穿墻金屬管路往往穿越各界面，將雷電電磁脈沖導(dǎo)入其它防雷區(qū)域。LPZ

0A──易造受直接雷擊，因而可能必須傳導(dǎo)全部的雷電流。LEMP無衰減（例如大樓外部，而且不在避雷針保護范圍內(nèi)的部分）。

LPZ

0B──不易造受直接雷擊，但

LEMP*

無衰減（例如大樓外部，但在避雷針保護范圍以