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鄂电专家浅谈兆瓦级风力发电机组的防雷电保护(4)

时间:2019-11-07 09:21来源:鄂电电力 作者:admin 点击:
    4 风机内部防雷保护系统
    内部防雷保护系统是由所有的在该区域内缩减雷电电磁效应的设施组成。GDKC-6A同期测试仪主要包括防雷击等电位连接、屏蔽措施和电涌保护等。
    4.1 等电位连接
    防雷保护设计中,防雷区LPZ0与LPZ1、LPZ1与LPZ2区的界面处均应作等电位连接。另外,线路的所有导体应直接或非直接连接。相线应采用电涌保护器连到防雷装置或总接地连接带上。在TN系统中,PE线或PEN线应直接连到防雷装置或总接地连接带上
    等电位连接能有效抑制雷电引起的电位差。ED26系列耐压试验仪防雷击等电位连接是内部防雷保护系统的重要组成部分。在风机系统内,所有导电的部件都被相互连接,以减小电位差。但设计等电位连接时,应按照标准考虑其最小连接横截面积。一个比较完整的等电位连接网络也包括电源和信号线路的等电位连接,这些线路应通过雷电流保护器与主接地汇流排相连。
    风轮与机舱间、机舱与塔筒间、机架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,ZGF型系列直流高压发生器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。
    4.1.2 屏蔽措施
    屏蔽装置可以减少电磁干扰。风机的电气和电子器件都装在开关柜,开关柜和控制柜的柜体应具备良好的屏蔽效果。在塔底和机舱的不同设备之间的控制线缆应带有外部金属屏蔽层。如果机舱外壳为复合材料时,XC系列高压试验变压器操作箱应在机舱外面敷设金属网格,兼作接闪器和屏蔽之用;为了减少机舱内电子设备受雷电电磁脉冲的冲击,最好应采用金属的机舱罩,削弱雷电电磁脉冲对机舱内设备的影响,减小雷电电磁脉冲的强度,同时也可有效的减少雷电电磁脉冲在线路上产生的浪涌脉冲。
    对于屏蔽电缆,必须将线缆屏蔽的两端都连接到等电位连接带,这样屏蔽层对电磁干扰的抑制才是有效的。由于风力发电机组结构的特殊性,如果能在设计阶段就考虑到屏蔽措施,H9840型保护式直流数字微安表那么屏蔽装置就可以以较低成本实现。
    4.1.3 轴承
    轴承也是最容易受到直接雷击破坏的部件之一。统计数字显示,在风机运行时,由于变浆轴承尺寸大、转速慢,所以一般不会遭到雷击损坏,而主轴及其驱动部件的轴承尺寸较小,而且转动速度快,故经常遭雷击而破坏。
    当机组正在运行的时候如果遭遇雷电,ED0202A系列变压器综合特性测试台轴承部件遭受损坏的可能性就增大。为了避免损坏发生,在有闪电发生威胁时,建议短时停止运转风电机组以保护轴承。同时为了避免雷电在通过轴承时引起的焊接效应,应将其两端通过碳刷或者放电间隙等装置桥接起来,加以保护。
    4.1.4 变压器、变频器和发电机
    风电机组的配电变压器与传统的变压器不同,EDDX8000型异频全自动介质损耗测试仪雷电电涌问题发生在变压器的初级端(低压端)而非次线端(高压端)。击中高压电网的雷击会在变压器的低压端(400/690V)显现(耦合进入)。连接发电机到变压器的400/690V输电缆必须配有浪涌电压保护器。风电机组的电气系统主电涌防护器的峰值电流处理能力最小应为180KA(8/20μs)。每相还应具有多个带独立熔断器的后备保护路径。
    4.1.5 控制系统
    从图2-1的统计数据来看ED0402-II型氧化锌避雷器直流参数测试仪,控制系统是风电机组中最脆弱的部分。显然,一个机组遭雷击后,通过金属数据缆线,将导致与其相连的其他机组的电子设备,包括整个机组的控制和测量传感器也可能损坏。风电机组通常在机舱内和塔筒里各安装有一个微处理器。远距离数据监控则可通过SCADA(监视控制和数据获取) 连接实现。
    SCADA网络、机舱控制器和塔底控制器之间的联系之间以及机舱控制器与中央控制器之间的连接应使用光纤。因为光纤为非导体,所以过电压在光纤信号线上不能传播;EDBYKC-2000型电力变压器有载开关测试仪注意:设计时不要为了增加机械强度而使用植有金属线的光纤缆线。
    如果SCADA系统一定要使用双绞铜线,性能良好的接地系统将有助于抑制瞬态过压。除此之外,应使用串联型重型数据线保护器(20Ka、8/20μs峰值电流)保护每一个I/O端口,并直接通过被保护的设备的机壳接地,接地导线不长于15cm(这包括SCADA系统的接合器和控制器界面)。
    在风电机组之间运行的SCADA电缆敷设时,EDHNZ-4型发电机转子交流阻抗测试仪电缆沟内需安装已接地的裸铜缆线,将所有SCADA缆线的屏蔽层的两端连接到接地系统上,最大程度的保障机组控制系统的安全。
    5 结束语
    本文是对目前国内兆瓦级风电机组的防雷进行简单概述,我国风电行业发展十分迅猛,但风电行业在防雷接地方面普遍存在一定安全隐患、防雷问题较多,导致雷击事故发生概率较高。ED0503C型SF6气体浓度(百分比)分析仪尤其是“我国大部分机型都是从欧洲引进的。”而在德国等国家统计的雷电数据,不管是频率还是强度都不能与中国的相比,他们在设计风机自身的防雷系统时没有考虑中国的情况,致使这些风机在防雷系统设计上有待提高。

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