[铜包钢绞线]大型风力发电机组防雷系统分析

　　根据防雷击的大型涡轮与合作水平轴线保护系统的现状，本文分析了对大型风机防雷系统，比较对各种保护系统的优点和缺点闪电，并有一些大型风力发电机的防雷设计。任角色。;防雷系统;防止雷击模型中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1674-9219（2014）防雷击风高échelleWang映着岩峰，袁LeAbstract 03-0092-04Analyse保护系统：本文根据大型风力发电机组运行中的实际应用，总结了其防雷系统，比较了大量防雷系统的优缺点。型风力发电机组。键词：风力发电机组，防雷系统，防雷设计引言在正常发电运行中遭受雷击的风力发电机可能导致长时间的停机，导致能源生产和风力涡轮机的许多部件的重大损失。果遭遇雷击，特别是有价值的部件，如叶片和发电机，它将受到雷击。还将支持与拆除和更换雷击相关的巨大运输和提升成本。坏的组件。力涡轮机的防雷系统中的一些缺陷可能在最严重的情况下引起火灾。了在风暴季节提供安全稳定的运行外，风力涡轮机的防雷系统的设计确保了风暴季节期间风力涡轮机的人身安全。此，大型风力发电机组的防雷系统的设计在风力发电机的设计中起着重要作用，值得进一步研究和应用。

　　型风力发电机的防雷原理不是防雷，而是雷电流通过自身设备引入地下。经受雷电电流不同级别的各种风力涡轮机部件，有必要引入抗雷击风力涡轮机保护的分割的概念，一般分为三个区域：LPZ0（LPZ0A和LPZ0B）LPZ1，LPZ2如如图1所示，区域LPZ0A。受到直接雷击和闪电的所有电磁场区域：LPZ0B区对雷电的直接保护区，但该地区仍受到雷击的所有的电磁场受到威胁，内部系统可能受一定的浪涌电流;区域L??PZ1具有主要保护在区域中，区域LPZ2具有辅助保护区域。于风力涡轮机用作雷电提取通道，风力涡轮机的潜力将增加，即风力涡轮机的两个平台的电势必须同时增加，也就是说，机舱的等电位连接电位叠加在塔架的基座的等电位上，以避免高电位差。产损失或人身安全受损[1]。前记录的单次雷击最大数量约为300KA，全球范围内这些最大值的百分比极低。常，峰值雷电流约为30KA。标准规定，足以保护低于200 KO的雷电流。扇设计可以根据风场和不同区域的自然风暴条件确定相应的保护水平。雷等级如表1所示。型风力涡轮机的防雷措施用于叶片防雷的金属叶片如果风力涡轮机使用金属叶片，则叶片可防雷击。电可以简化。果金属的厚度符合防雷标准的要求，请参考GB50057-2010 [2]。而，金属的使用会影响叶片的空气动力学性能，例如增加风力涡轮机的负荷，降低风 - 电转换效率等，使得金属叶片具有没有应用[3]。纤维叶片根据目前的研究报告，这些技术尚未开发，尚未进入实际应用阶段。纤维插层粘合剂是一种非导电材料，目前单股碳纤维的流动能力较低，因此叶片会对碳纤维造成严重损害。到中等阻力闪电的直接影响时脸色苍白。足导电性的粘合剂的成本太高，并且成品刀片难以被市场接受。合叶片目前，大型风力发电机叶片一般由复合材料组成，不能承受直接雷击或直接雷电流，常见的做法是安装雷电接收器或防雷带。

　　端的金属丝网和刀身。光连接的引下线将雷电流引入地面。刀片旋转一段时间后，刀片外部会被内部积聚的污染物或水蒸气覆盖。于刀片的快速加热，黎明会破裂，所以有必要在暴风雨季节加强维护。电轮毂轮毂体由金属制成，因此轮毂的引导通道相对于叶片如何连接到轮毂是有问题的。两种主要的连接方式。
　　仰导体模式使用后者来驱动雷电流通过煤扫帚和放电空间。于雷暴很小，雷电强度低的风是可以接受的，但是许多雷暴，如近海和高海拔地区。有高雷电力的风场将损坏该范围并影响其性能。接方法的柔性金属丝形成连接穿过软线的叶片和轮毂，从而避免在所述变桨轴承的雷电电流的影响的闪流路，但在同一时间，线是在双叶片的旋转状态及其倾斜度，如何确保风能中的电线在单元运行期间的稳定性和可靠性变得困难。性电线连接在弹性尼龙电缆上进行连接，尼龙电缆容易老化，在以下环境下变质：托盘，湿度，低温等，柔性电线捆扎在电缆上用于紧固，在电缆和紧固件之间磨损将成为一个关注点，电缆硬化的方式将带来许多不确定因素：柔性电线捆扎在钢板上的方式为了固定，不存在部件老化的问题，并且也可以使用定期维护时间。更长，是风力涡轮机领域桨轮的主要引导方法[4]。光器外壳属于防雷区的LPZ1。装适当的电源并在边界框中报告SPD。果电气设备和硬件安装在集中器外部并用整流罩覆盖，则应为这些部件提供防雷保护，通常应放置避雷器。轮内的变桨电机和其他监控设备位于轮毂外部，在这种情况下应考虑防雷。电接收器可安装在引擎盖顶部和引下线可以安装在引擎盖内。御雷电对这些电气设备造成的损害。动机室中的防雷保护了风力涡轮机的轴承和电气部件的正常运行，以及雷击时发动机室内人员的安全。主轴承的雷电电流保护在图2中在机舱叶片的通风通道之后被示出，以使机舱的主要机械部件必须从荚的底部来分离和之间使用高速和低速的树木。离耦合，但事实上，雷电流在轴承中流动，以确保雷电流不会影响主轴承在其生命周期内的正常运行[5]。果条件允许，使用隔离轴承可以完全消除轴承的雷电流，但这种方法的成本相对较高，该系统在市场上没有实际应用，一些公司目前正在进行实验研究。雷保护电源和防雷控制信号按照GB 50343的规定安装适当的避雷器[6]。制信号的防雷保护不仅从SPD开始，而且还应用于与使用双绞线和屏蔽线相关的方面，例如：信号线，铜包钢绞线电源线。制，合理考虑屏蔽接地点。注意以下几点选择避雷器时：提高吞吐能力，也就是说，在热量和温度的估计增加，并留下足够的余量，合作电压操作和绝缘耐压，选择具有快速响应时间的器件，根据受保护器件或器件的实际工作电压，选择合适的紧固电压，选择器件具有低寄生电容和低导体电感，选择具有低漏电流的器件，其他注意事项：根据器件类型进行随意分析; Ray设备的设置是固定的。前结合措施的发动机室的接地等电位在图3中取入大多数风力涡轮机的机舱中所示，建议使用图4示出它的在机舱等电位结合测量两点作用：利用放电间隙等电位连接器隔离外部直接雷电流泄漏路径，感应雷电放电单元内部放电路径。路上的感应雷电流通过PE线路释放到地面，雷电流通过机舱底座和塔架进入地面，避免直接雷电流进入系统。外部雷电放电足够强时，放电间隙的等电位连接器立即接近短路导通，纠正器件与器件之间的电位差，以及在较低水平的系统和系统之间，流过等电位连接器的大部分雷电流也将跟随PE线路到下部接地装置被放电到地面并受到损坏的风险可以显着减少对该单元的电气和电子系统的闪电。于发动机室外的风速计和风向标直接暴露。些部件的防雷装置分别配有电涌放电器，电涌保护器直接连接到等电位系统。机舱或配备避雷针。是，应该注意的是，必须保证驾驶室外引下线的绝缘性能符合IEC62305-3 [7]的要求：暴露的下坡导体绝缘必须承受脉冲电压从1.2 /50μs到100 kV。雷塔的主体是一个金属片，就像集线器一样，可以传导雷电流。
　　据理论，塔架的搭接接头本身可以用作导流通道，但目前塔架制造商的处理能力有限。前，风电行业搭接接头之间的导流通道采用电缆桥接方式，实际上，塔架的顶部和底部搭接密封件强烈偏转，约束力很长很高。果雷电流和接地电阻高，会有的foudre.Une关注放电过程中出现严重的电弧应支付当前和某些必须采取措施来改善的接触面积压接端子和最大的横截面。电缆和弓上安装保护盖。基础的防雷保护和采用接地系统的塔架防雷保护主要用于构建塔架基础的等电位平台，铜包钢绞线如图5所示。力涡轮机接收的雷电流必须通过接地系统传递到地面。此，风力涡轮机的接地系统对于风力涡轮机的防雷是必不可少的。雷电流放电到地时，接地电阻越低，雷电流扩散得越快，高电位保持时间越短，风险越低，步进电压越小并且接触电压也相应地降低。目前的项目中，还证明了在同一风场中具有高接地电阻值的单个单元闪电造成的损坏通常高于低阻单元。地。电场接地系统示意图如图6所示。

　　电场接地设计的原理和工程方法主要包括：每个风电场的接地电阻率。须收集车站;当土壤电阻率发生很大变化时，应对其进行分类和构思;风力发电机基础和箱变基础共用一个接地装置，当使用塔架的基础钢时，立式接地体应≥5m风力发电机塔架底座的外缘，用扁钢连接;接地装置的接地电阻小于4欧姆;箱体与接地装置之间的连接点和连接点沿地面接地体不得小于15 m，接地埋深应不小于15 m不得小于0.5米，并且必须铺设在冻结的地层以下，以获得更好的压力均衡和均流效果，环形接地网和钢。的底部至少连接四个地方。果接地电阻值不符合要求，则必须将扩展接地极向外放置，以防止塔体卸载时PE线上产生雷电流，PE线必须嵌入接地线的接地，并与基础钢筋绝缘。接到塔底的总等电位接地板;从塔架底部的总接地连接块连接到机舱的总接地板的PE电缆是屏蔽电缆，保护层连接到钢筋塔底的塔底;风力发电机的接地装置接触电位的差异和启动电位的差异必须符合GB 50065-2011“当前条件下电气装置接地的设计规范”的要求替代“[8]。于接地体的选择，国外风机制造商主要选择铜和铜包钢，中国接地装置使用的导电材料是镀锌钢。
　　国国家接地研究计划对接地导体的腐蚀进行了科学测试，如图7和图8所示。行地面腐蚀研究的结果通过标准的美国国家统计局显示，铜及铜合金持续了从191045年年至1955年：腐蚀样品8年埋在29个不同的试验点的平均深度为0.9千分之一英寸;镀锌钢：10年后镀锌层的腐蚀厚度为3.5密耳。锌层下的钢中发生点蚀。于防雷系统在整个风力发电机组的防雷系统中起着非常重要的作用，因此这些数据值得中国风机制造商进行全面审查。则上，风力涡轮机在工作中是安全的。而，在雷暴期间，风力涡轮机工作人员面临更多风险。果风力涡轮机未受到保护，则所有闪电对机组人员都有潜在危险。此，雷暴期间的人员安全应该是风力涡轮机设计的组成部分。雷电击中叶片时，雷电流通过机舱进入塔架，一部分雷电流通过传动轮的低阻抗通道进入机舱。机高于60米还考虑了侧向闪电的风险。风力涡轮机非常高时，位于机舱顶部的闪电接收器不能有效地保护机舱人员免受雷击，但通常由法拉第笼保护。多数塔本身及其外部的结构也受到直接雷击，并且一部分雷电流被引导到接地系统。暴期间最安全的地方是在塔台或地板上。使在塔内，尽量不要使用梯子：那些爬到平台内的人可能会经历穿过人体的雷电流，由附近的闪电引起的电压差和人们的冲击波的危险。保塔内的所有金属部件均与塔架等电位连接。风力涡轮机内传播的雷电流将从塔架散落到基础，电缆和地面。据接地系统的形状和大小，雷电流将在塔架上产生潜在的梯度，并且雷电流可以以高电压梯度穿过机体。雷暴期间，工人可能会选择受保护的建筑物或装甲车厢以及全封闭的金属车辆。论对风力涡轮机的雷电保护是一个完整的工程système.Selon上述设计标准的和有利的系统的选择，风力涡轮机可以实现防雷击叶片，轮毂，机舱完整的保护电气系统，直到基础房间，但我们必须了解，无论我们采取什么类型的行动，鉴于当前的技术水平，理解和工程经济学，我们不能最大限度地减少或减少闪电造成的损失。
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