Weerlig- en opleidingsbeskerming vir windturbinesisteem

Met die toenemende bewustheid van die aardverwarming en die beperkinge op ons fossielbrandstowwe, word die behoefte om 'n beter hernubare energiebron te vind, duidelik. Die gebruik van windenergie is 'n vinnig groeiende bedryf. Sulke installasies is gewoonlik op oop en verhoogde terrein geleë en bied dus aantreklike vasvangpunte vir weerligafskeidings. As 'n betroubare aanbod gehandhaaf word, is dit belangrik dat bronne van oorspanningskade versag word. LSP bied 'n uitgebreide reeks spanningbeveiligingstoestelle wat geskik is vir direkte en gedeeltelike weerligstrome.

Weerlig- en opleidingsbeskerming vir windturbinesisteem

LSP het 'n volledige reeks opleidingsbeskermingsprodukte beskikbaar vir windturbintoepassings. Die aanbod van LSP aan verskillende DIN-spoorbeskermingsprodukte en monitering van oplewing en weerlig. Namate ons 'n tyd in die geskiedenis betree waarin die druk op groen energie en tegnologie voortdurend veroorsaak dat meer windplase gebou word en die huidige windplase uitgebrei word, is sowel turbinevervaardigers as windplaseienaars / -operateurs toenemend bewus van die koste verbonde aan weerlig slaan. Die geldelike skade wat operateurs opdoen as daar 'n weerligstaking is, kom in twee vorme voor: die koste verbonde aan die vervanging van masjinerie as gevolg van fisiese skade en die koste verbonde aan die stelsel wat nie beskikbaar is nie en nie krag lewer nie. Elektriese stelsels vir turbines staan ​​voor die voortdurende uitdagings van die landskap wat dit omring, met windturbines oor die algemeen die hoogste strukture in 'n installasie. As gevolg van die harde weer waaraan hulle blootgestel sal word, tesame met die verwagtinge dat 'n turbine gedurende sy lewensduur 'n paar keer deur weerlig getref word, moet die koste van die vervanging en herstel van toerusting in die sakeplan van enige windplaasoperateur verreken word. Die direkte en indirekte weerligskade word veroorsaak deur intense elektromagnetiese velde wat kortstondige oorspanning veroorsaak. Hierdie oorspannings word dan direk deur die elektriese stelsel na sensitiewe toerusting in die turbine gelei. Die oplewing versprei deur die stelsel en veroorsaak onmiddellike en latente skade aan stroombane en gerekenariseerde toerusting. Komponente soos kragopwekkers, transformators en kragomskakelaars, sowel as beheerelektronika, kommunikasie- en SCADA-stelsels, word moontlik beskadig deur stoot van beligting. Direkte en onmiddellike skade kan voor die hand liggend wees, maar latente skade wat plaasvind as gevolg van veelvuldige stakings of herhaalde blootstelling aan stuwings, kan aan sleutelkragkomponente in 'n windturbine voorkom, en baie keer word hierdie skade nie deur die waarborg van die vervaardiger gedek nie, en dus die koste vir herstel en vervanging val op operateurs.

Vanlyn koste is nog 'n belangrike faktor wat in 'n sakeplan geassosieer moet word wat verband hou met 'n windplaas. Hierdie koste kom voor wanneer 'n turbine ongeskik is en daaraan moet gewerk word deur 'n diensspan, of as komponente vervang moet word, wat beide die aankoop-, vervoer- en installasiekoste inhou. Die inkomste wat verlore kan gaan as gevolg van 'n enkele weerlig kan aansienlik wees, en die latente skade wat oor tyd veroorsaak word, dra daartoe by. LSP se beskermingsproduk vir windturbines verminder die gepaardgaande koste aansienlik deur die feit dat hy meerdere weerligstuwings sonder mislukking kan weerstaan, selfs na verskeie gevalle van staking.

Die geval vir stootbeskermingsstelsels vir windrubines

Die voortdurende verandering in klimaatstoestande, tesame met die toenemende afhanklikheid van fossielbrandstowwe, het 'n groot belangstelling in volhoubare, hernubare energiebronne wêreldwyd gelewer. Een van die mees belowende tegnologieë in groen energie is windkrag, wat behalwe hoë opstartkoste die keuse van baie lande wêreldwyd sou wees. In Portugal was die windkragproduksiedoelwit van 2006 tot 2010 byvoorbeeld om die totale energieproduksie van windkrag tot 25% te verhoog, wat later bereik is en selfs oortref is. Terwyl aggressiewe regeringsprogramme wat die produksie van windenergie en sonenergie dryf, die windbedryf aansienlik uitgebrei het, is die waarskynlikheid dat turbines deur weerlig getref word, 'n toename in die aantal windturbines. Direkte aanvalle op windturbines word erken as 'n ernstige probleem, en daar is unieke probleme wat weerligbeskerming uitdagender maak in windenergie as in ander bedrywe.

Die konstruksie van windturbines is uniek, en hierdie lang meestal metaalstrukture is baie vatbaar vir weerligskade. Dit is ook moeilik om te beskerm deur gebruik te maak van konvensionele opleidingsbeskermingstegnologieë wat hulself hoofsaaklik opoffer na 'n enkele oplewing. Windturbines kan meer as 150 meter hoog styg en is gewoonlik op hoë grond geleë in afgeleë gebiede wat blootgestel is aan die elemente, insluitend weerligaanvalle. Die meeste blootgestelde komponente van 'n windturbine is die lemme en die nacelle, wat meestal uit saamgestelde materiale vervaardig word wat nie 'n direkte weerlig kan ondergaan nie. 'N Tipiese direkte staking vind gewoonlik plaas met die lemme, wat die situasie skep waar die oplewing deur die turbinekomponente binne die windpomp beweeg en moontlik na alle elektriese verbindings van die plaas. Die gebiede wat gewoonlik vir windplase gebruik word, bied slegte aardtoestande, en die moderne windplaas het verwerkingselektronika wat ongelooflik sensitief is. Al hierdie probleme maak die beskerming van windturbines teen weerligverwante skade die uitdagendste.

Binne die windturbinstruktuur self is die elektronika en laers baie vatbaar vir weerligskade. Die onderhoudskoste verbonde aan windturbines is hoog as gevolg van die probleme om hierdie komponente te vervang. Die gebruik van tegnologieë wat die statistiese gemiddeldes vir die vervanging van komponente kan verbeter, is 'n bron van groot bespreking in die meeste raadsale en regeringsinstansies wat betrokke is by windproduksie. Die robuuste aard van die beskermingsprodukreeks is uniek onder tegnologieë vir die beskerming van die spanning, omdat dit die toerusting bly beskerm, selfs wanneer dit geaktiveer is, en dit is nie nodig om na 'n weerligstoot te vervang of te herstel nie. Hierdeur kan windkragopwekkers vir langer tydperke aanlyn bly. Enige verbetering van die statistiese gemiddeldes van aflynstatusse en tye waarop turbines af is vir instandhouding, sal uiteindelik 'n verdere koste vir die verbruiker meebring.

Dit is van kardinale belang om skade aan lae spanning- en beheerkringe te voorkom, aangesien studies getoon het dat meer as 50% van die windturbinefoute veroorsaak word deur onderbrekings van hierdie tipe komponente. Gedokumenteerde afbreek van toerusting wat toegeskryf word aan direkte en geïnduseerde weerligaanvalle en terugvloei wat vinnig na 'n weerlig versprei, is algemeen. Weerligafleiers wat aan die kragnetwerkkant van stelsels geïnstalleer is, is saam met die laespanningskant geaard om die aardingsweerstand te verlaag, wat die vermoë van die hele ketting verhoog om 'n enkele windturbine te slaan.

Weerlig- en opleidingsbeskerming vir windturbines

In hierdie artikel word die implementering van weerlig- en oorstromingsbeskermingsmaatreëls vir elektriese en elektroniese toestelle en stelsels in 'n windturbine beskryf.

Windturbines is baie kwesbaar vir die gevolge van direkte weerlig weens hul groot blootgestelde oppervlak en hoogte. Aangesien die risiko dat weerlig 'n windturbine tref, kwadraties met sy hoogte toeneem, kan beraam word dat 'n multi-megawatt windturbine ongeveer elke twaalf maande deur 'n direkte weerlig getref word.

Die invoervergoeding moet die hoë beleggingskoste binne 'n paar jaar amortiseer, wat beteken dat stilstand as gevolg van weerlig- en oplewingskade en gepaardgaande herstelkoste vermy moet word. Dit is die rede waarom omvattende weerlig- en spanningbeveiligingsmaatreëls noodsaaklik is.

By die beplanning van 'n weerligbeveiligingstelsel vir windturbines moet nie net wolk-na-aarde-flitse nie, maar ook aarde-tot-wolk-flitse, sogenaamde opwaartse leiers, oorweeg word vir voorwerpe met 'n hoogte van meer as 60 m op blootgestelde plekke. . Die hoë elektriese lading van hierdie opwaartse leiers moet veral in ag geneem word vir die beskerming van die rotorblades en die keuse van geskikte weerligafleiers.

Standaardisering - Weerlig- en oplewingbeskerming vir windturbinesisteem
Die beskermingskonsep moet gebaseer wees op die internasionale standaarde IEC 61400-24, standaardreeks IEC 62305 en die riglyne van die Germanischer Lloyd-klassifikasievereniging.

Beskermingsmaatreëls
IEC 61400-24 beveel aan dat alle subkomponente van die weerligbeveiligingstelsel van 'n windturbine volgens die weerligbeskermingsvlak (LPL) I gekies word, tensy 'n risiko-ontleding toon dat 'n laer LPL voldoende is. 'N Risiko-analise kan ook aan die lig bring dat verskillende subkomponente verskillende LPL's het. IEC 61400-24 beveel aan dat die weerligbeskermingstelsel gebaseer is op 'n omvattende konsep vir weerligbeskerming.

Die weerlig- en opleidingsbeskerming vir windturbinesisteem bestaan ​​uit 'n eksterne weerligbeskermingsstelsel (LPS) en opleidingsbeskermingsmaatreëls (SPM's) om elektriese en elektroniese toerusting te beskerm. Om beskermingsmaatreëls te beplan, is dit raadsaam om die windturbine in weerligbeskermingsones (LPZ's) te onderverdeel.

Die weerlig- en opleidingsbeskerming vir windturbine-stelsel beskerm twee substelsels wat slegs in windturbines gevind kan word, naamlik die rotorblades en die meganiese kragstasie.

IEC 61400-24 beskryf breedvoerig hoe om hierdie spesiale dele van 'n windturbine te beskerm en hoe om die doeltreffendheid van die weerligbeskermingsmaatreëls te bewys.

Volgens hierdie standaard is dit raadsaam om hoogspanningstoetse uit te voer om die weerstandsvermoë van die betrokke stelsels met die eerste slag en die langslag, indien moontlik, in 'n algemene ontlading te verifieer.

Die ingewikkelde probleme met betrekking tot die beskerming van die rotorblades en die draaibare onderdele / laers moet breedvoerig ondersoek word en hang af van die komponentvervaardiger en tipe. Die IEC 61400-24-standaard bied belangrike inligting in hierdie verband.

Weerlig-beskermingsone-konsep
Die weerligbeskermingsone-konsep is 'n strukturerende maatstaf om 'n gedefinieerde EMC-omgewing in 'n voorwerp te skep. Die gedefinieerde EMC-omgewing word gespesifiseer deur die immuniteit van die gebruikte elektriese toerusting. Die weerligbeskermingsone-konsep maak voorsiening vir die vermindering van geleide en uitgestraalde steuring by die grense tot gedefinieerde waardes. Om hierdie rede word die voorwerp wat beskerm moet word onderverdeel in beskermingsones.

Die rol-sfeer-metode kan gebruik word om LPZ 0A te bepaal, naamlik die dele van 'n windturbine wat aan direkte weerligstaking kan onderwerp word, en LPZ 0B, naamlik die dele van 'n windturbine wat deur direkte lugweerbeskermings teen direkte weerligaanvalle beskerm word. beëindigingstelsels of lugbeëindigingstelsels wat in dele van 'n windturbine geïntegreer is (byvoorbeeld in die rotorblad).

Volgens IEC 61400-24, mag die rolbalsmetode nie vir rotorblades gebruik word nie. Om hierdie rede moet die ontwerp van die lugbeëindigingstelsel getoets word volgens hoofstuk 8.2.3 van die IEC 61400-24-standaard.

Fig. 1 toon 'n tipiese toepassing van die rollende bolmetode, terwyl Fig. 2 die moontlike verdeling van 'n windturbine in verskillende weerligbeskermingsones illustreer. Die verdeling in weerligbeskermingsones hang af van die ontwerp van die windturbine. Daarom moet die struktuur van die windturbine in ag geneem word.

Dit is egter deurslaggewend dat die weerligparameters wat van buite die windturbine in LPZ 0A ingespuit word, verminder word deur geskikte afskermingsmaatreëls en opleidingsbeveiligingstoestelle teen alle sone, sodat die elektriese en elektroniese toestelle en stelsels binne die windturbine gebruik kan word veilig.

Afskermingsmaatreëls
Die omhulsel moet as 'n ingekapselde metaalskerm ontwerp word. Dit beteken dat 'n volume met 'n elektromagnetiese veld wat aansienlik laer is as die veld buite die windturbine in die omhulsel behaal word.

In ooreenstemming met IEC 61400-24 kan 'n buisvormige staaltoring, wat hoofsaaklik vir groot windturbines gebruik word, beskou word as 'n byna perfekte Faraday-hok, wat die beste geskik is vir elektromagnetiese afskerming. Die skakel- en beheerkaste in die omhulsel of "nacelle" en, indien enige, in die bedieningsgebou moet ook van metaal wees. Die aansluitkabels moet 'n eksterne skild hê wat weerligstrome kan dra.

Afgeskermde kabels is slegs bestand teen EMC-steuring as die skerms aan beide kante gekoppel is aan die potensiaalvergelyking. Die skerms moet gekontak word deur middel van (360 °) aansluitklemme sonder om EMC-onverenigbare lang aansluitkabels op die windturbine te installeer.

Magnetiese afskerming en kabelleiding moet volgens artikel 4 van IEC 62305-4 uitgevoer word. Om hierdie rede moet die algemene riglyne vir 'n EMC-versoenbare installasiepraktyk volgens IEC / TR 61000-5-2 gebruik word.

Afskermingsmaatreëls sluit byvoorbeeld in:

• Installasie van 'n metaalvlegsel op GFK-bedekte nacelles.
• Metaaltoring.
• Metaal-skakelkaste.
• Metaalbeheerkaste.
• Weerligstroom dra beskermde aansluitkabels (metaalkabelkanaal, afgeskermde pyp of dies meer).
• Kabelafskerming.

Eksterne weerligbeskermingsmaatreëls
Die funksie van die eksterne LPS is om direkte weerligaflewerings, insluitend weerligaanvalle, in die toring van die windturbine te onderskep en die weerligstroom vanaf die trefpunt tot op die grond af te voer. Dit word ook gebruik om die weerligstroom in die grond te versprei sonder termiese of meganiese beskadiging of gevaarlike vonk wat brand of ontploffing kan veroorsaak en mense in gevaar kan stel.

Die potensiële trefpunte vir 'n windturbine (behalwe die rotorblades) kan bepaal word deur middel van die rolbalsmetode soos getoon in Fig. 1. Vir windturbines is dit raadsaam om klas LPS I te gebruik. Daarom is 'n rollende bol met 'n radius r = 20 m word oor die windturbine gerol om die trefpunte te bepaal. Lugbeëindigingstelsels word vereis waar die sfeer met die windturbine in aanraking kom.

Die nacelle / omhulsel-konstruksie moet in die weerligbeveiligingstelsel geïntegreer word om te verseker dat weerlig in die nacelle natuurlike metaaldele tref wat hierdie las kan weerstaan, of 'n lugbeëindigingstelsel wat vir hierdie doel ontwerp is. Nacelle met GVK-laag moet toegerus wees met 'n lugbeëindigingstelsel en afleiers wat 'n hok rondom die nacelle vorm.

Die lugbeëindigingstelsel, insluitend blote geleiers in hierdie hok, moet weerligweerstand kan weerstaan ​​volgens die gekose weerligbeskermingsvlak. Verdere geleiers in die Faraday-hok moet so ontwerp wees dat hulle die deel van die weerligstroom waaraan hulle onderwerp word, kan weerstaan. In ooreenstemming met IEC 61400-24, moet lugbeëindigingstelsels vir die beskerming van meetapparatuur wat buite die nacelle gemonteer is, ontwerp word in ooreenstemming met die algemene vereistes van IEC 62305-3 en afleiers moet aan die hok hierbo beskryf word.

“Natuurlike komponente” gemaak van geleidende materiale wat permanent in / op 'n windturbine geïnstalleer word en onveranderd bly (bv. Weerligbeveiligingstelsel van die rotorblade, laers, hoofraamwerke, bastertoring, ens.) Kan in die LPS geïntegreer word. As windturbines van 'n metaalkonstruksie is, kan aanvaar word dat dit aan die vereistes voldoen vir 'n eksterne weerligbeskermingstelsel van die klas LPS I volgens IEC 62305.

Dit vereis dat die weerligstraal veilig deur die LPS van die rotorbladsye onderskep word, sodat dit deur die natuurlike komponente soos laers, hoofraamwerke, die toring en / of omleidingstelsels na die aardbeëindigingstelsel kan afgevoer word (bv. Oop vonkgapings, koolstofborsels).

Lugbeëindigingstelsel / afleier
Soos getoon in Fig. 1, is die rotorblades; nacelle met inbegrip van opbou; die rotornaaf en die toring van die windturbine kan deur weerlig getref word.
As hulle die maksimum weerligimpulsstroom van 200 kA veilig kan onderskep en dit na die aardbeëindigingstelsel kan afvoer, kan dit gebruik word as 'natuurlike komponente' van die lugbeëindigingstelsel van die eksterne weerligbeskermingstelsel van die windturbine.

Metaalreseptore, wat gedefinieerde trefpunte vir weerligaanvalle voorstel, word gereeld langs die GVK-lem geïnstalleer om die rotorblades teen weerligbeskadiging te beskerm. 'N Afgeleier word van die reseptor na die lemwortel gelei. In die geval van 'n weerlig kan aanvaar word dat die weerlig die lempunt (reseptor) tref en dan via die afwaartse geleier binne die lem na die aardbeëindigingstelsel via die nacelle en die toring afgevoer word.

Aardbeëindigingstelsel
Die aardbeëindigingstelsel van 'n windturbine moet verskeie funksies verrig, soos persoonlike beskerming, EMC-beskerming en weerligbeskerming.

'N Effektiewe aardbeëindigingstelsel (sien Fig. 3) is noodsaaklik om weerligstrome te versprei en te voorkom dat die windturbine vernietig word. Die aardbeëindigingstelsel moet ook mense en diere teen elektriese skok beskerm. In die geval van 'n weerligstraal, moet die aardbeëindigingstelsel hoë weerligstrome op die grond aflaai en dit in die grond versprei sonder gevaarlike termiese en / of elektrodinamiese effekte.

Oor die algemeen is dit belangrik om 'n aardbeëindigingstelsel vir 'n windturbine op te stel wat gebruik word om die windturbine teen weerligaanvalle te beskerm en om die kragtoevoerstelsel te aard.

Opmerking: Elektriese hoëspanningsregulasies soos Cenelec HO 637 S1 of toepaslike nasionale standaarde spesifiseer hoe om 'n aardbeëindigingstelsel te ontwerp om hoë aanraking en trapspanning te voorkom wat veroorsaak word deur kortsluitings in hoë- of mediumspanningstelsels. Met betrekking tot die beskerming van persone verwys die IEC 61400-24-standaard na IEC // TS 60479-1 en IEC 60479-4.

Rangskikking van aardelektrodes

IEC 62305-3 beskryf twee basistipes aardelektrodes vir windturbines:

Tipe A: Volgens aanhangsel I van IEC 61400-24 mag hierdie reëling nie vir windturbines gebruik word nie, maar wel vir bylaes (byvoorbeeld geboue wat meettoerusting of kantoorloodse bevat in verband met 'n windplaas). Tipe A-aardelektrode-rangskikkings bestaan ​​uit horisontale of vertikale aardelektrode wat deur minstens twee afleiers op die gebou verbind word.

Tipe B: Volgens aanhangsel I van IEC 61400-24 moet hierdie reëling vir windturbines gebruik word. Dit bestaan ​​uit 'n eksterne ringaardelektrode wat in die grond geïnstalleer is, of 'n fondamentaardelektrode. Ringaardelektrode en metaalonderdele in die fondament moet aan die toringkonstruksie gekoppel word.

Die versterking van die toringfondament moet in die aardkonsep van 'n windturbine geïntegreer word. Die aardbeëindigingstelsel van die toringbasis en die operasiegebou moet verbind word deur middel van 'n maasnetwerk van aardelektrode om 'n aardbeëindigingstelsel te verkry wat oor 'n so groot gebied as moontlik strek. Om buitensporige trapspannings as gevolg van 'n weerlig te voorkom, moet potensiële beheersende en korrosiebestande ringaardelektrode (van vlekvrye staal) rondom die toringbasis geïnstalleer word om die beskerming van persone te verseker (sien Fig. 3).

Grondaardelektrode

Grondaardelektrode is tegnies en ekonomies sinvol en word byvoorbeeld vereis in die Duitse tegniese verbindingsvoorwaardes (TAB) van kragvoorsieningsondernemings. Grondaardelektrode is deel van die elektriese installasie en vervul noodsaaklike veiligheidsfunksies. Om hierdie rede moet dit geïnstalleer word deur elektriese kundiges of onder toesig van 'n elektriese persoon.

Metale wat vir aardelektrode gebruik word, moet voldoen aan die materiaal wat in Tabel 7 van IEC 62305-3 gelys word. Die korrosiegedrag van metaal in die grond moet altyd in ag geneem word. Grondaardelektrode moet van gegalvaniseerde of nie-gegalvaniseerde staal (ronde of strookstaal) gemaak word. Ronde staal moet 'n minimum deursnee van 10 mm hê. Strookstaal moet die minimum afmetings van 30 x 3,5 mm hê. Let daarop dat hierdie materiaal bedek moet wees met ten minste 5 cm beton (korrosiebeskerming). Die fondamentaardelektrode moet gekoppel word aan die hoof-potensiaal-potensiaalbinding in die windturbine. Korrosiebestande verbindings moet tot stand gebring word deur vaste aardingspunte van terminale lugs van vlekvrye staal. Verder moet 'n ringaardelektrode van vlekvrye staal in die grond geïnstalleer word.

Beskerming by die oorgang van LPZ 0A na LPZ 1

Om veilige werking van elektriese en elektroniese toestelle te verseker, moet die grense van die LPZ's beskerm word teen uitgestraalde interferensie en beskerm word teen geleide interferensie (sien Fig. 2 en 4). Spanningsbeveiligingstoestelle wat hoë weerligstrome kan afvoer sonder vernietiging, moet geïnstalleer word by die oorgang van LPZ 0A na LPZ 1 (ook na verwys as "weerlig-potensiaalverbinding"). Daar word na hierdie oorstromingsbeveiligingstoestelle verwys as klasse I-weerligafleiers en word getoets deur middel van impulsstrome van 10/350 μs golfvorm. By die oorgang van LPZ 0B na LPZ 1 en LPZ 1 en hoër moet slegs lae-energie impulsstrome hanteer word wat veroorsaak word deur spannings wat buite die stelsel geïnduseer word of stuwings wat in die stelsel gegenereer word. Daar word na hierdie oorstromingsbeveiligingstoestelle verwys as klasse II-oorstromers en word getoets deur middel van impulsstrome van 8/20 μs golfvorm.

Volgens die konsep van die weerligbeskermingsone moet alle inkomende kabels en lyne sonder uitsondering in die weerlig-potensiaalverbinding geïntegreer word deur middel van klas I-weerligafleiers op die grens van LPZ 0A tot LPZ 1 of van LPZ 0A tot LPZ 2.

'N Ander plaaslike ekwipotensiaalverbinding, waarin alle kabels en lyne wat hierdie grens binnegaan, moet geïntegreer word, moet geïnstalleer word vir elke verdere sone-grens binne die volume wat beskerm moet word.

Tipe 2-opleidingsafleiers moet geïnstalleer word by die oorgang van LPZ 0B na LPZ 1 en van LPZ 1 na LPZ 2, terwyl klas III-afleiders geïnstalleer moet word by die oorgang van LPZ 2 na LPZ 3. Die funksie van klas II en klas III opleidingsafleiers is om die oorblywende steuring van die stroomop-beskermingstadiums te verminder en die stuwings wat binne die windturbine veroorsaak word, te beperk.

Die keuse van SPD's gebaseer op spanningsbeskermingsvlak (Up) en toerustingimmuniteit

Om die Up in 'n LPZ te beskryf, moet die immuniteitsvlakke van die toerusting binne 'n LPZ gedefinieer word, byvoorbeeld vir kraglyne en verbindings van toerusting volgens IEC 61000-4-5 en IEC 60664-1; vir telekommunikasielyne en verbindings van toerusting volgens IEC 61000-4-5, ITU-T K.20 en ITU-T K.21, en vir ander lyne en verbindings van toerusting volgens die vervaardiger se instruksies.

Vervaardigers van elektriese en elektroniese komponente moet volgens die EMC-standaarde die nodige inligting op die immuniteitsvlak kan verskaf. Andersins moet die windturbinevervaardiger toetse doen om die immuniteitsvlak te bepaal. Die gedefinieerde immuniteitsvlak van komponente in 'n LPZ definieer die vereiste spanningsbeskermingsvlak vir die LPZ-grense direk. Die immuniteit van 'n stelsel moet bewys word, waar van toepassing, met alle SPD's geïnstalleer en die toerusting wat beskerm moet word.

Kragtoevoerbeskerming

Die transformator van 'n windturbine kan op verskillende plekke geïnstalleer word (in 'n aparte verspreidingstasie, in die toringbasis, in die toring, in die nacelle). In die geval van groot windturbines, word die ongeskermde 20 kV-kabel in die toringbasis byvoorbeeld na die mediumspanningskakelaar-installasies gelei wat bestaan ​​uit vakuumonderbreker, meganiese vergrendelde seleksieskakelaar, uitgaande aardskakelaar en beskermende aflos.

Die MV-kabels word vanaf die MV-skakelaarinstallasie in die toring van die windturbine na die transformator in die nacelle gelei. Die transformator voed die beheerkast in die toringbasis, die skakelkas in die nacelle en die steekstelsel in die naaf deur middel van 'n TN-C-stelsel (L1; L2; L3; PEN-geleier; 3PhY; 3 W + G). Die skakelkas in die nacelle voorsien die elektriese toerusting van 'n wisselstroom van 230/400 V.

Volgens IEC 60364-4-44 moet alle elektriese toerusting wat in 'n windturbine geïnstalleer is, 'n spesifieke nominale impuls weerstaan ​​spanning volgens die nominale spanning van die windturbine. Dit beteken dat die opleidingsafleiers wat geïnstalleer moet word, ten minste die gespesifiseerde spanningsbeskermingsvlak moet hê, afhangende van die nominale spanning van die stelsel. Spanningsafleiers wat gebruik word om 400/690 V kragbronstelsels te beskerm, moet 'n minimum spanningsbeveiligingsvlak hê Up ≤2,5 kV, terwyl 'n spanningsafleider wat gebruik word om 230/400 V kragstelsels te beskerm, 'n spanningbeveiligingsvlak moet hê Up ≤1,5 kV om beskerming van sensitiewe elektriese / elektroniese toerusting te verseker. Om aan hierdie vereiste te voldoen, moet oorstromingsbeveiligingstoestelle vir kragtoevoerstelsels van 400/690 V wat in staat is om weerligstrome van 10/350 μs golfvorm sonder vernietiging uit te voer, verseker dat die spanning beskermingsvlak Up ≤2,5 kV geïnstalleer word.

230/400 V kragstelsels

Die spanningstoevoer van die beheerkast in die toringbasis, die skakelkas in die nacelle en die steekstelsel in die naaf deur middel van 'n 230/400 V TN-C-stelsel (3PhY, 3W + G) moet deur klas II beskerm word. opleidingsafleiers soos SLP40-275 / 3S.

Beskerming van die vliegtuigwaarskuwingslig

Die vliegtuigwaarskuwingslig op die sensormas in LPZ 0B moet beskerm word deur middel van 'n klas II-afleider by die betrokke sone-oorgange (LPZ 0B → 1, LPZ 1 → 2) (Tabel 1).

400 / 690V kragstelsels Gekoördineerde eenpolige weerligafleiers met 'n hoë volgstroombeperking vir 400/690 V kragstelsels soos SLP40-750 / 3S, moet geïnstalleer word om die 400/690 V transformator te beskerm. , omskakelaars, hooffilters en meettoerusting.

Beskerming van die kragopwekkers

Met inagneming van hoë spanningstoleransies, moet klasse II-spanningskakelaars vir nominale spanning tot 1000 V geïnstalleer word om die rotorwikkeling van die generator en die toevoerleiding van die omskakelaar te beskerm. 'N Bykomende vonkgap-gebaseerde afleider met 'n nominale kragfrekwensie weerstaan ​​spanning UN / AC = 2,2 kV (50 Hz) word gebruik om potensiële isolasie te voorkom en om te voorkom dat die varistorgebaseerde afleiers voortydig werk as gevolg van spanningskommelings tydens die werking van die omskakelaar. Aan elke kant van die stator van die kragopwekker is 'n modulêre drie-polige klas II-opleider met 'n verhoogde nominale spanning van die varistor vir 690 V-stelsels geïnstalleer.

Modulêre drie-pool klas II-opleiers van die tipe SLP40-750 / 3S is spesifiek ontwerp vir windturbines. Hulle het 'n nominale spanning van die varistor Umov van 750 V AC, met inagneming van spanningskommelings wat tydens die werking kan voorkom.

Surge arresters vir IT-stelsels

Overspanningsbeveiligers vir die beskerming van elektroniese toerusting in telekommunikasie- en seinnetwerke teen die indirekte en direkte gevolge van weerligaanvalle en ander kortstondige stuwings word beskryf in IEC 61643-21 en word geïnstalleer op die sone se grense in ooreenstemming met die konsep vir weerligbeskermingsones.

Meervoudige-arresteerders moet sonder blinde kolle ontwerp word. Daar moet seker gemaak word dat die verskillende beskermingstadia met mekaar gekoördineer word, anders sal nie alle beskermingstadia geaktiveer word nie, wat foute in die opspanningskerm veroorsaak.

In die meeste gevalle word glasveselkabels gebruik vir die leiding van IT-lyne na 'n windturbine en vir die koppeling van die beheerkaste van die toringbasis tot die nacelle. Die bekabeling tussen die aandrywers en sensors en die beheerkaste word deur afgeskermde koperkabels geïmplementeer. Aangesien steuring deur 'n elektromagnetiese omgewing uitgesluit word, hoef die glasvezelkabels nie deur opleidingsbeskermers beskerm te word nie, tensy die glasvezelkabel 'n metaalomhulsel het wat direk in die ekwipotensiaalverbinding moet geïntegreer word, of deur middel van spanningbeveiligingstoestelle.

Oor die algemeen moet die volgende afgeskermde seinlyne wat die aandrywers en sensors met die beheerkaste verbind, beskerm word deur spanningbeveiligingstoestelle:

• Seinlyne van die weerstasie op die sensormas.
• Seinlyne wat tussen die nacelle en die toonhoogtesisteem in die naaf gelei word.
• Seinlyne vir die toonhoogtesisteem.

Seinlyne van die weerstasie

Die seinlyne (4 - 20 mA-koppelvlakke) tussen die sensors van die weerstasie en die skakelkas word van LPZ 0B na LPZ 2 gelei en kan beskerm word deur middel van FLD2-24. Hierdie ruimtebesparende gekombineerde afleiers beskerm twee of vier enkellyne met algemene verwysingspotensiaal sowel as ongebalanseerde koppelvlakke en is beskikbaar met direkte of indirekte skildaarding. Twee buigsame veerklemme vir permanente lae-impedansie skildkontak met die beskermde en onbeskermde kant van die afleider word gebruik vir die skildaarding.

Laboratoriumtoetse volgens IEC 61400-24

IEC 61400-24 beskryf twee basiese metodes om immuniteitstoetse vir windturbines op stelselvlak uit te voer:

• Tydens impulsstroomtoetse onder bedryfstoestande word impulsstrome of gedeeltelike weerligstrome in die afsonderlike lyne van 'n beheerstelsel ingespuit terwyl die voedingspanning aanwesig is. Sodoende word die toerusting wat beskerm moet word, insluitend alle SPD's, aan 'n impulsstroomtoets onderwerp.
• Die tweede toetsmetode simuleer die elektromagnetiese effekte van die weerlig-elektromagnetiese impulse (LEMP's). Die volle weerligstroom word in die struktuur ingespuit wat die weerligstroom ontlaai en die gedrag van die elektriese stelsel word geanaliseer deur die bekabeling onder werkstoestande so realisties moontlik te simuleer. Die weerligsteilheid is 'n deurslaggewende toetsparameter.