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风力发电要做哪些雷电防护,避雷器,过电压保护器?

风力发电机要做好哪些雷电防护,防雷,避雷器,过电压保护器
风轮、机舱、水平轴、尾舵和塔身的等电位连接
机舱外壳应采用钢板制成,作为承受直击雷的载体,按照GB50057-94的要求,钢板厚度必须大于4mm,在机舱的上方安装几支避雷短针,防止雷电发生绕击和侧击时,穿透机舱,对机舱内设备造成损坏。如果机舱外壳为复合材料时,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。必要情况下,需通过屏蔽计算,加大金属网格的密度和铁丝的直径。初步估算,对于0.25/100μs的雷电流,应不小于40db,各网格连接处应焊接以保证电气连接。如果你需要电力绝缘子、瓷绝缘子、玻璃绝缘子、复合绝缘子、线路绝缘子、悬式绝缘子、针式绝缘子、盘式绝缘子、拉紧式绝缘子、避雷器、隔离开关、跌落式熔断器、变压器、负荷开关、箱式变电站、电缆、电力金具,欢迎垂询长沙瑞起机电设备有限公司,获得更多技术支持和价格优惠。网址:www.hncmec.com, QQ:179934537。
风轮与机舱间、机舱与塔柱间、尾舵与水平轴间应通过铆接、焊接或螺栓连接等方法做可靠电气连接,也可以通过单独的多股塑铜线(截面不小于16mm2),各连接过度电阻尽量小,一般不大于0.03Ω。
以上各部件连接为一个电气的整体,使之遭受雷击时,能有一个快速的通道沿塔身引入接地装置。
电磁屏蔽
由于风力发电机为高耸塔式结构,非常紧凑,发电机、信息系统、控制系统都靠近塔壁,无论风轮、机舱、水平轴、还是尾舵受到雷击,机舱内的发电机及控制系统等设备可能受到机舱的高电位反击,在电源和控制回路沿塔筒引下过程中,也可能受到反击。
对发电机及其励磁系统,继电保护和控制系统、通信和信号以及计算机系统都应安装相应的过电压保护器
电力和信息回路由机舱到地面并网柜、变流器、塔底控制柜处应采取屏蔽电缆外,还应穿入接地铁管,使反击率降低。各回路应在柜内安装相应防雷装置,这样DBSGP(分流、均压、屏蔽、接地)系统在各节点层层设防。
各电气柜采用金属薄板制作,可以有效地防止电磁脉冲干扰,在电源控制系统的输入端,处于暂态过电压防护的目的,采用压敏电阻或暂态抑制二极管等保护设备与屏蔽系统连接,每个电控柜用不小于16mm2的多股塑铜线与接地端子连接。

机舱内各种柜的防护:
各种柜内的进线、出线处必须按照雷电防护区域的划分,通过雷击风险评估后,根据评估结果进行设计,根据建筑物信息系统的重要性和使用性质确定雷电防护等级,该风力发电机可以定为B级防护。在被保护的设备处加装三级浪涌保护器。第一级采用开关型的电涌保护器,第二级和第三级采用限压型的电涌保护器。且各参数必须符合规范要求的最小值,即一级标称放电电流In≥15KA(10/350μs)或In≥60KA(8/20μs),二级标称放电电流I n≥40KA,三级标称放电电流I n≥20KA。
对于690V/380V的风力发电机供电线路,为防止沿低压电源侵入的浪涌过电压损坏用电设备,供电回路建议采用TN-S供电方式。
1、变桨控制柜:变桨控制柜位于风机顶端,雷雨天气时容易遭受直击雷,所以柜里电源线3x400vac/20A,300vdc/6A,24vdc(b)/10A,230vac(b)/2A等用电设备进线前端应安装相应的三相交流避雷器(imax:100KA)、单项交流避雷器(imax:100KA)和24V直流电源避雷器(In:5KA)。
2、机舱到变桨柜通讯线采用双绞线通讯,双绞线两端在进入设备前应安装信号避雷器。双绞线必须穿金属管敷设或采用屏蔽双绞线,且金属管或屏蔽层两头接地。
3、机舱控制室:机舱控制室位于风机顶端,雷雨天气时极易遭受直击雷,里面的开关电源送到变浆控制柜内的出线端 230vac(b)à300vdc/6A(变桨控制柜),开关电源 230vac(b)à24vdc(b)/10A(变桨控制柜)直流电源必须安装电源浪涌保护器(In:5KA),开关电源 UPS230vacà24vdc(c)/10的24伏电源处安装24V直流电源避雷器(In:5KA)。从塔底控制室到机舱控制室的Ups进线端(机舱控制室)安装电源避雷器(Imax:100KA)。
以上设备处必须安装能承受通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 塔底控制室到机舱控制室的ups输出端(塔底控制室)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分别加装通过二级分类试验的电源避雷器(In:40KA)和通过一级分类试验的电源避雷器(Imax:100KA)
3、并网柜到发电机定子之间的出线端和进线端分别加装通过二级分类试验的电源避雷器(In:40KA)和通过一级分类试验的电源避雷器(Imax:100KA)
4、各机柜的二次仪表线路应加装相应的电源避雷器(In:20KA)。
以上线缆建议采用穿金属管走线或者采用铠装电缆,金属管或铠装电缆必须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连接在一起。
以上防护采用三级防护的原则,在易遭受直击雷的部位加装通过一级分类试验的电源避雷器,在舱底的设备柜内加装通过二级分类试验的电源避雷器,在弱点设备的电源处还应加装通过三级分类试验的电源避雷器,使设备得到充分的保护。
避雷防雷效果,避雷针防雷的优缺点
3.1 避雷针
为免遭直击雷破坏,变电所一般设有独立避雷针和构架避雷针,有些峡谷地带变电所则采用避雷线保护。其结构均分为接闪器、引下线和接地体,防雷原理相同。
为了防止反击,要求避雷针与被保护设备之间空中距离不小于5m,地中距离不小于3m。构架避雷针一般用于110kV及以上,且装设集中接地装置后与主地网连接。
独立避雷针的保护范围对地面为1.5h(针高),对超过针高一半的空间其保护范围只能在45°角内校核。目前国际上流行的一种滚球法理论校核独立避雷针的保护范围比较符合实际。滚球法理论认为直击和绕击与雷云带电量有关,能量越小的雷越易产生绕击。可形象地解释为一个半径与雷云带电量成比例的以雷云先导为圆心的球,滚落在地面上,到碰到避雷针尖为止。球与地面接触点到针尖这段弧,如果碰不到被保护物体,则被保护物处在保护范围内。如中等强度的雷云(U0=50MV),按雷电先导的闪击距离公式rs=1.63U01.75 ,可得球的半径为133m。在此情况下得出的保护半径比有关设计规程的大一些。按防雷规范校核保护范围,一般110kV中等规模变电所采用3~5根,35kV变电所1~4根30m左右避雷针,以覆盖全所被保护区。
微波塔也是一种独立避雷针。对于所内设有微波塔的,规程规定微波塔必须与通信室地网连接。通讯室和主控室地网一体,雷电流通过主控室地网泄放。按前面分析,如果高压配电室、主控室、通讯室内保护、监控、计量表、RTU等接于相距较远的地网,且之间又有电的联系时,所内电子设备遭受的反击机率更大。
避雷针的年雷击次数,可按经验公式N= 0.015 •n•k(l 5h)(b 5h)10-6 计算[4]。其中n为年雷暴日数,K为校正系数金属结构取2。l、b、h分别为建筑物的长、宽、高。按该式在年雷暴日为40的地区,35kV室外终端变电所,母线构架5.5m高,受雷击概率为每年0.000454次,而加1根30m高避雷针后,则每年将受0.027次雷击。如果一个变电所有4根针,每边相距50m,雷击概率则为0.048次/年。
避雷针大大增加雷击概率,使得依附于一次设备的目前正在大量更新的保护、监控、综自及通讯等微电子设备感受雷害的机率大大增加,损坏方式也多种多样,使电力生产带来很大的损失。

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