2023高原風(fēng)力發(fā)電機組防雷技術(shù)規(guī)范

高原風(fēng)力發(fā)電機組防雷技術(shù)規(guī)范目 次前 言 III范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1防雷的一般要求 2風(fēng)力發(fā)電機防雷 56接地 12I高原風(fēng)力發(fā)電機組防雷技術(shù)規(guī)范范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了風(fēng)力發(fā)電機及相關(guān)設(shè)備的防雷技術(shù)要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于海拔1000m～5000m，額定功率在600kW及以上的風(fēng)力發(fā)電機組的防雷與接地系統(tǒng)。規(guī)范性引用文件凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2900電工術(shù)語GB/T11032交流無間隙氧化物避雷器GB/T11804電工電子產(chǎn)品環(huán)境條件術(shù)語GB/T18802.1低壓電涌保護器（SPD）第1部分：低壓配電系統(tǒng)的電涌保護器性能要求和試驗方法GB/T21714.1雷電防護第1部分：總則GB/T21714.22GB/T21714.3-2008雷電防護第3部分：建筑物的物理損害和生命危險GB/T21714.4-2008雷電防護第4部分：建筑物內(nèi)電氣和電子系統(tǒng)GB50057建筑物防雷設(shè)計規(guī)范NB/T31039風(fēng)力發(fā)電機組雷電防護系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范GB/T50064交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設(shè)計規(guī)范術(shù)語和定義GB/T2900、GB/T11804界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1高原海拔超過1000m的地區(qū)。[GB/T11804-2005,定義2.1.24。]3.2雷電防護系統(tǒng)(LPS)用于減少雷電閃擊于建（構(gòu)）筑物上或建（構(gòu)）筑物附近造成的實體損傷和人身傷亡的整個系統(tǒng)。[NB/T31039-2012,定義3.1.1。]13.3雷電防護水平(LPL)雷電流是一個低概率時間。它反應(yīng)了防雷系統(tǒng)的防護效率。[NB/T31039-2012,定義3.1.4。]3.4雷電電磁脈沖（LEMP）雷電流經(jīng)電阻、電感、電容耦合產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，包含閃電電涌和輻射電磁場。[GB50057-2010,定義2.0.25]3.5LEMP防護措施系統(tǒng)（LPMS）用來防護LEMP對電子電氣設(shè)備和生命體危害的系統(tǒng)性措施，它是綜合雷電防護系統(tǒng)的組成部分。[NB/T31039-2012,定義3.1.3。]3.6雷電防護區(qū)(LPZ)劃分雷擊電磁環(huán)境強度的區(qū)。3.7接閃器雷電防護系統(tǒng)用于攔截雷擊的組成部分。[NB/T31039-2012,定義3.1.6。]3.8電涌保護器（SPD）用于限制瞬態(tài)過電壓和泄放電涌電流的電器，它至少包含一非線性的原件。[GB/T18802.1-2011,定義3.1.7。]3.9接地裝置接地體和接地線的總合，用于傳導(dǎo)雷電流并將其散入大地。[GB/T18802.1-2011,定義3.1.10。]防雷的一般要求雷電的防護水平風(fēng)力發(fā)電機組雷電防護水平按GB/T21714.1LPLLPLLPLLPL2表1 各LPL對應(yīng)的雷電流參數(shù)最大值首次短時雷擊LPL電流參數(shù)符號單位ⅠⅡⅢⅣ峰值電流ⅠKA200150100短時間雷擊電荷QshortC1007550單位能量W/RMJ/Ω105.62.5時間參數(shù)T1/T2ｕs/ｕs10/350后續(xù)短時間雷擊LPL電流參數(shù)符號單位ⅠⅡⅢⅣ峰值電流ⅠkA5037.525平均陡度di/dtkA/ｕs200150100時間參數(shù)T1/T2ｕs/ｕs0.25/100長時間雷擊LPL電流參數(shù)符號單位ⅠⅡⅢⅣ長時間雷擊電荷QlongC200150100時間參數(shù)Tlongs0.5雷閃LPL電流參數(shù)符號單位ⅠⅡⅢⅣ雷閃電荷QflashC300225150表2 各LPL對應(yīng)的雷電參數(shù)最小值首次短時雷擊LPL電流參數(shù)符號單位ⅠⅡⅢⅣ最小峰值電流ⅠkA351016雷害風(fēng)險評估考慮到高原地區(qū)的特殊性，高原地區(qū)的防雷應(yīng)優(yōu)先選用LPLI設(shè)計。當(dāng)因原始資料缺乏等條件不足時，風(fēng)力發(fā)電機組的防雷應(yīng)按雷電防護水平LPLI設(shè)計。當(dāng)有條件進行雷害風(fēng)險評估，應(yīng)根據(jù)評估結(jié)果選取機組的雷電防護等級。風(fēng)力發(fā)電機雷害風(fēng)險評估宜參照GB/T21714.2的方法進行。雷電防護區(qū)LPZ的劃分：LPZ0A：受直接雷擊和全部雷電電磁場威脅的區(qū)域。該區(qū)域的內(nèi)部系統(tǒng)可能受到全部或部分雷電電LPZ0BSPD保護的區(qū)域。LPZSPD的作用使電涌電流受到限制。3LPZSPD力相兼容的LPZ內(nèi)，使損害（物理損害和過電壓使電氣和電子系統(tǒng)失效）減小。LPZLPZ0B由由接閃器（避雷針）、引下線及其接地裝置實現(xiàn)。風(fēng)力發(fā)電機組的LPZ1和更高的LPZ由安裝LPMS來實現(xiàn)。措施如下：接地和等電位連接；屏蔽和合理布線；SPDLPZ風(fēng)力發(fā)電機組形成的防護區(qū)宜符合圖1的規(guī)定（符合NB/T31039）。圖1 機組防護區(qū)（LPZ）的示意LPZ0A包括如下部位：葉片、輪轂罩、機艙罩、塔架的外表面以及外部附加裝置未受到雷擊保護的部分；不在塔架保護范圍又沒有防雷措施的操作間和線路。LPZ0B包括如下部位：葉片、輪轂罩、機艙罩、塔架的外表面以及外部附加裝置受到雷擊保護的部分；間；非金屬塔架或沒有按照標(biāo)準(zhǔn)配備鋼筋連接件的混凝土塔架內(nèi)部；處于塔架雷擊保護范圍的操作間和線路。LPZ1采取了有效的雷電流導(dǎo)引和屏蔽措施的葉片的內(nèi)部，以及輪轂內(nèi)部(傳感器、調(diào)節(jié)器等)；4具有相應(yīng)的雷電流導(dǎo)引措施的全金屬覆蓋或金屬網(wǎng)格密集的非金屬機艙罩的內(nèi)部空間；（如作為等電位基準(zhǔn)的機器底座）的設(shè)備的內(nèi)部；屏蔽電纜或處于金屬管中的電纜，其屏蔽層或金屬管兩端已做等電位連接；（接地極）；（屬門和帶金屬絲網(wǎng)的窗）的操作間的內(nèi)部。LPZ2LPZ1SPD（如設(shè)備機殼或線路屏蔽）的；LPZn+1LPZnSPD風(fēng)力發(fā)電機防雷葉片葉片防雷要求一般要求（包括正極性和負極性XXXX年XX月XX日XX時分XX（屬小型接閃器并宜在進行IEC61400-23的試驗以前就安裝在葉片上。葉片接收器葉片接收器要求：更換；GB/T21714.3-2008IEC61400-24DIEC61400-24DL＜20m：120m≤L＜30m：111葉尖端有一定距離處)；30m≤L＜45m：122布在轉(zhuǎn)動的葉片上)；L≥45m：133動的葉片上)。5葉片中的引下線引下線要求：IEC61400-23引下線在雷電流導(dǎo)引期間不應(yīng)超過葉片的溫度允許值。葉片接收器的形狀和截面要求面應(yīng)符合表3的規(guī)定。表3 葉片接閃器、接收器、引下線的材料、形狀及最小截面積材料形狀最小截面積mm2備注銅實心帶狀實心圓狀絞線實心圓狀505050200最小厚度為2mm直徑為8mm絞線每股的最小直徑為1.7mm直徑為16mm鍍錫銅實心帶狀實心圓狀絞線505050最小厚度為2mm直徑為8mm絞線每股的最小直徑為1.7mm鋁實心帶狀實心圓狀絞線705050最小厚度為3mm直徑為8mm絞線每股的最小直徑為1.7mm鋁合金實心帶狀實心圓狀絞線實心圓狀505050200最小厚度為2.5mm直徑為8mm絞線每股的最小直徑為1.7mm直徑為16mm熱鍍鋅鋼實心帶狀實心圓狀絞線實心圓狀505050200最小厚度為2.5mm直徑為8mm絞線每股的最小直徑為1.7mm直徑為16mm不銹鋼實心帶狀實心圓狀絞線實心圓狀505070200最小厚度為2.5mm直徑為8mm絞線每股的最小直徑為1.7mm直徑為16mm注1：熱鍍或電鍍層厚度最小為1μm。注2：鍍層應(yīng)光滑、連續(xù)，防銹層厚度至少為50μm。注3：數(shù)據(jù)來源于NB/T31039-2012。技術(shù)文件和資料應(yīng)提供下列設(shè)計文件盒圖紙：6接收器結(jié)構(gòu)、材料、參數(shù)和布置；引下線結(jié)構(gòu)、材料、參數(shù)和布置；附加結(jié)構(gòu)元件及其連接；葉片防雷設(shè)計說明書；防雷檢測試驗報告。應(yīng)提供下列安裝和維護說明：接收器系統(tǒng)以及引下線系統(tǒng)的安裝；對接收器檢查與維護的要求；對引下線和連接元件檢查與維護的要求。機艙及其它結(jié)構(gòu)組件（輪轂、輪轂罩、艙體、塔架）機艙及其它機構(gòu)組件的防雷要求一般要求（裝附加的接閃器。輪轂（部或機艙）的電氣和控制系統(tǒng)電路應(yīng)采取過電壓保護措施。輪轂罩金屬輪轂罩自然成為雷電防護系統(tǒng)的一部分，應(yīng)能承載所規(guī)定LPL的雷電流。金屬輪轂罩的最小厚度應(yīng)符合表4的規(guī)定。作為接閃器，并與輪轂金屬相連接，應(yīng)能承載所規(guī)定LPL的雷電流。金屬框架條的材料及最小橫截面厚度應(yīng)符合表4的規(guī)定。表4 金屬框架條的材料及最小橫截面厚度LPL類型材料厚度at1mm厚度bt2mmI-IV鉛-2.0鋼40.5鈦40.5銅50.5鋁70.65鋅-0.7a防止擊穿、熱熔或燃燒。b僅適用于可不防擊穿、熱熔或燃燒的金屬板。注：數(shù)據(jù)來源于NB/T31039-2012。7機艙金屬機艙。金屬機艙結(jié)構(gòu)自然成為雷電防護系統(tǒng)的一部分，應(yīng)能承載所規(guī)定LPL的雷電流。金屬艙（如機艙底盤擊率較高，應(yīng)對風(fēng)力發(fā)電機的金屬機艙加裝接閃器和專用接地引下線。非金屬機艙。非金屬機艙外罩（如玻璃鋼外罩）應(yīng)增設(shè)金屬接閃網(wǎng)格，網(wǎng)格尺寸應(yīng)不大于5m*5且至少在機艙水平方向的四條棱角上布有金屬網(wǎng)格條。網(wǎng)格應(yīng)能可靠接閃，承載所規(guī)定LPL的雷電流，艙體內(nèi)應(yīng)建立等電位連接網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部主要金屬構(gòu)件、金屬管道以及線路屏蔽均應(yīng)采用等電位連接。艙內(nèi)宜設(shè)置環(huán)形等電位排。和控制系統(tǒng)電流應(yīng)采取過電壓保護措施。塔架入艙體以及引出到塔架外部的電氣和控制系統(tǒng)電路應(yīng)采取過電壓保護措施。構(gòu)件應(yīng)就近與塔架或接地干線座接地/等電位連接。當(dāng)塔架為主筋互相連接的鋼筋網(wǎng)時，也可作為自然引下線。在鋼筋混凝土塔身中，應(yīng)確保2-420mGB/T21714.3-2008中表6的要求。桁架型塔架不是完善的法拉第籠，其內(nèi)部為LPZ0B。技術(shù)文件應(yīng)提供有關(guān)技術(shù)文件或圖紙，其中應(yīng)包含下列信息：機艙外殼和輪轂罩中作為接閃器的金屬部件結(jié)構(gòu)、材料、參數(shù)和布置；艙體外部的接閃器；等電位連接網(wǎng)絡(luò)；機艙、輪轂及輪轂罩的防雷設(shè)計說明。機械傳動與偏航機構(gòu)機械傳動與偏航機構(gòu)防雷的要求一般要求等重要機械設(shè)備，從而減少雷電過電壓的危害。軸承軸承應(yīng)證明能在整個服務(wù)期間耐受預(yù)期可能流過的多次雷電流，否則應(yīng)采取降低或避免雷電流流過8方式。通向發(fā)電機的聯(lián)軸節(jié)應(yīng)采用絕緣隔離，以保護發(fā)電機免遭雷電流直接侵入發(fā)電機組。雷電流沖擊電流應(yīng)能滿足機組所選的雷電防護水平。阻斷隔離是指在軸承或齒輪箱以及其他高速軸到機艙底部的電流通道中插入絕緣層。注：當(dāng)因機械應(yīng)力等原因插入絕緣層有困難時，應(yīng)加強其前端的旁路措施。液壓系統(tǒng)壓油起火。對液壓系統(tǒng)中的液壓缸可采用滑動觸頭或等電位連接從而將雷電流旁路分流。構(gòu)，做等電位連接。金屬管道應(yīng)有足夠的結(jié)構(gòu)面來泄放雷電流?；鸹ㄩg隙與滑動觸頭火花間隙及滑動觸頭應(yīng)能安全導(dǎo)引在其使用處出現(xiàn)的雷電流；其應(yīng)用性能應(yīng)確保不受外界環(huán)境影響（如雨、冰、鹽霧污染、塵土污染等）；火花間隙及滑動觸頭應(yīng)考慮其易損部件的服務(wù)周期及維護。偏航系統(tǒng)應(yīng)采用旁路措施將偏航輪盤齒輪兩端旁路。旁路系統(tǒng)應(yīng)沿輪盤邊緣均勻且多路布置。齒輪箱輪箱和發(fā)電機用柔性阻尼元件與機器底座連接，則所有阻尼元件應(yīng)采用有足夠截面積的扁銅帶跨接。技術(shù)文件應(yīng)提供有關(guān)文件或報告，其中應(yīng)包含下列信息：移動接觸部位（包括火花間隙和滑動接觸）傳導(dǎo)雷電流能力的試驗報告；文件、證據(jù)或測試報告；計壽命時間內(nèi)仍可正常工作的測試報告；火花間隙或滑動觸頭檢查與維護的要求。低壓電氣系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)低壓電氣系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)防雷保護的要求一般要求低壓電氣系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)應(yīng)采用等電位連接、屏蔽與合理布線、隔離和協(xié)調(diào)配合的SPD防護，將雷電磁場和電涌的威脅減少到最低水平，以減少或避免出現(xiàn)雷電電磁脈沖對設(shè)備的危害。等電位連接9（的機柜金屬外殼，開關(guān)柜、控制柜金屬外殼，升/降壓變壓器金屬外殼等）屬構(gòu)架、全金屬的塔架等均是良好的大型等電位連接母排。間連接導(dǎo)線的最小截面積應(yīng)符合GB/T21714.3-2008中表8最小截面積應(yīng)符合GB/T21714.3-2008中表9的規(guī)定。進行直接連接不可行的地方（如電源芯線、信號芯線），可采用電涌保護器。屏蔽和布線一般要求受水平。動力線路和信號線路應(yīng)獨立布線，保持足夠距離，交叉時宜保持直角?？臻g屏蔽風(fēng)力發(fā)電機組中LPZ的空間屏蔽通常由風(fēng)力發(fā)電機組的自然部件構(gòu)成，如機艙罩，金屬塔架。處于地面上的操作間的空間屏蔽可符合GB/T21714.4-2008中6.1條的規(guī)定。線路屏蔽屬設(shè)備殼體應(yīng)接地。合理布線可能靠近金屬構(gòu)筑物并遠離電子線路。隔離低壓電源系統(tǒng)中的隔離在低壓電源系統(tǒng)中宜采用帶屏蔽的隔離變壓器隔離電源。電子控制系統(tǒng)中的隔離（不含加強筋電轉(zhuǎn)換器的防雷保護。協(xié)調(diào)配合的電涌保護對于高原地區(qū)風(fēng)力發(fā)電機組選用高原型SPD。高原型SPD最大持續(xù)運行電壓Uc應(yīng)按照表5海拔高度修正系數(shù)K1進行修正，根據(jù)最大持續(xù)運行電壓Uc確定的開關(guān)型SPD電氣間隙按照表5電氣間隙修正系數(shù)K2修10正，SPD的通流能力應(yīng)按照表5放電電流降容系數(shù)K3修正，SPD的工頻耐受電壓和沖擊耐受電壓應(yīng)按照表6高海拔電壓系數(shù)K4修正，同時高原型SPD應(yīng)采用耐低溫的產(chǎn)品。表5 高原型SPD各修正系數(shù)K1-K3修正系數(shù)海拔高度（m）2000300040005000K111.0911.1951.325K211.141.291.48K310.970.930.89表6 高原型SPD工頻耐受電壓和沖擊耐受電壓修正系數(shù)K4產(chǎn)品使用地點海拔m10002000250030003500400045005000海拔修正系數(shù)Ka產(chǎn)品試驗地點海拔m01.131.281.361.441.541.631.741.85100011.131.201.281.361.441.541.6320000.8811.061.131.201.281.361.4430000.780.880.9411.061.131.201.2840000.690.780.830.880.9411.061.1350000.610.690.740.780.830.880.941涌保護器的基本要求是：電涌保護器的電壓保護水平應(yīng)低于被保護設(shè)備沖擊耐受水平；電涌保護器應(yīng)能在配置點最大持續(xù)工作電壓下長期接入而不劣化；電涌保護器應(yīng)能承受在配置點可能出現(xiàn)的雷電流而不損壞；電涌保護器自身的損壞應(yīng)不影響被保護設(shè)備和系統(tǒng)的安全和持續(xù)運行；電涌保護選擇的產(chǎn)品和配置方案應(yīng)能使電力/SPD合；所用電涌保護器產(chǎn)品應(yīng)符合相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)文件SPD應(yīng)提供有關(guān)文件或報告，其中應(yīng)包含下列信息：SPDSPD對應(yīng)防護區(qū)中的設(shè)備沖擊耐受水平；SPD等電位聯(lián)結(jié)的技術(shù)文件11應(yīng)提供有關(guān)文件或報告，其中應(yīng)包含下列信息：等電位連接系統(tǒng)布置的說明；各連接部件的質(zhì)量控制說明。風(fēng)電場集電系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電機組分開的操作間和變電站為使操作間和變電站內(nèi)達到LPZ1，一般可用薄鋼板建造這些設(shè)施，或選擇無窗的鋼筋混凝土建筑（諸如薄鋼板。鋁或細金屬絲做成的屏蔽門。（根據(jù)雷電滾球法檢查應(yīng)按照GB50057裝設(shè)接閃桿和引下線，并連接到接地體。在處于強雷區(qū)的風(fēng)電場應(yīng)按照GB/T50064的要求設(shè)置單獨的避雷針以保護風(fēng)力發(fā)電機及風(fēng)電場集電系統(tǒng)。基礎(chǔ)接地體或環(huán)形接地體應(yīng)進入室內(nèi)，并接到等電位連接帶。為了保證一個連續(xù)的LPZ1，在塔架和獨立的操作間和變電站之間的電纜線路應(yīng)采取屏蔽措施?？刹捎孟铝衅?/p>