Piksekaitse tuuleturbiinide süsteemile

Arvestades üha suuremat teadlikkust kliimasoojenemisest ja meie fossiilkütuste piiridest, ilmneb vajadus leida parem taastuv energiaallikas. Tuuleenergia kasutamine on kiiresti kasvav tööstus. Selline paigaldus paikneb üldjuhul avatud ja kõrgendatud maastikul ning sellisena on see välklahenduste jaoks ligitõmbav. Usaldusväärse toiteallika säilitamiseks on oluline leevendada ülepinge kahjustuste allikaid. LSP pakub laia valikut liigpingekaitseseadmeid, mis sobivad nii otsese kui ka osalise piksevoolu jaoks.

LSP on tuuleturbiinide jaoks saadaval täielik komplekt ülepingekaitsevahendeid. Pakkumine LSP-st erinevatele DIN-rööpale paigaldatud kaitsetoodetele ning ülepinge ja pikseseire. Kui me sisestame ajalukku aja, mil rohelise energia ja tehnoloogia poole liikumine põhjustab pidevalt tuuleparkide ehitamist ja praeguste tuuleparkide laiendamist, on nii turbiinide tootjad kui ka tuuleparkide omanikud / operaatorid üha enam teadlikud välk lööb. Rahalised kahjud, mida operaatorid saavad pikselöögi korral, on kahes vormis: füüsiliste kahjustuste tõttu masinate väljavahetamisega seotud kulud ja süsteemiga seotud kulud on võrguühenduseta ega tooda elektrit. Turbiinide elektrisüsteemid seisavad silmitsi neid ümbritseva maastiku pidevate väljakutsetega, kusjuures tuulikud on tavaliselt käitise kõrgeimad konstruktsioonid. Karmide ilmastikutingimuste tõttu, millega nad kokku puutuvad, koos ootustega turbiinile, mida kogu selle eluea jooksul välk tabab, tuleb seadmete asendamise ja remondiga seotud kulud arvestada iga tuulepargi operaatori äriplaani. Otsese ja kaudse välgulöögi kahjustuse tekitavad intensiivsed elektromagnetväljad, mis tekitavad mööduvaid ülepinge. Seejärel suunatakse need ülepinge elektrisüsteemi kaudu otse turbiini enda tundlikesse seadmetesse. Hoog levib läbi süsteemi, põhjustades nii vooluahela kui ka arvutivarustuse otsest ja varjatud kahjustust. Komponendid nagu generaatorid, trafod ja toitemuundurid, samuti juhtelektroonika, side- ja SCADA-süsteemid võivad potentsiaalselt kahjustada valgustuse tekitatud tõusu. Otsesed ja vahetud kahjustused võivad olla ilmsed, kuid varjatud kahjustused, mis tekivad mitme löögi või korduva kokkupõrke tagajärjel, võivad tekkiva tuuliku peamistele elektrikomponentidele ilmneda, sageli pole see kahju tootja garantiiga kaetud. remondi ja asendamise kulud jäävad operaatoritele.

Võrguühenduseta kulud on veel üks oluline tegur, mis tuleb arvesse võtta kõikides tuulepargiga seotud äriplaanides. Need kulud tekivad siis, kui turbiin on välja lülitatud ja selle eest peab hooldusmeeskond töötama või kui on vaja komponente vahetada, mis hõlmab nii ostu-, transpordi- kui ka paigalduskulusid. Tulu, mis võib ühe välgulöögi tõttu kaotsi minna, võib olla märkimisväärne ja aja jooksul tekkiv latentne kahju lisab selle summa. LSP tuuleturbekaitsevahend vähendab oluliselt sellega kaasnevaid kulusid, kuna suudab ilma mitmekordse löögita vastu pidada mitmetele pikselöökidele ka pärast mitut lööki.

Tuuletubiinide liigpingekaitsesüsteemide korpus

Kliimatingimuste pidev muutumine koos suureneva sõltuvusega fossiilkütustest on pakkunud ülemaailmselt suurt huvi säästvate, taastuvate energiaallikate vastu. Üks rohelise energia kõige lootustandvamaid tehnoloogiaid on tuuleenergia, mis välja arvatud suured käivitamiskulud, oleks paljude riikide valik kogu maailmas. Näiteks Portugalis oli tuuleenergia tootmise eesmärk aastatel 2006–2010 tuuleenergia kogutoodangu suurendamine 25% -ni, mis eesmärk saavutati ja hilisematel aastatel isegi ületati. Ehkki tuule- ja päikeseenergia tootmist toetavad valitsuse agressiivsed programmid on tuuletööstust märkimisväärselt laiendanud, suureneb tuuleturbiinide arvu suurenemisega tõenäosus, et välk tabab turbiine. Otsesed löögid tuuleturbiinidele on tunnistatud tõsiseks probleemiks ning on ainulaadseid probleeme, mis muudavad piksekaitse tuuleenergias keerulisemaks kui teistes tööstusharudes.

Tuuleturbiinide ehitus on ainulaadne ja need kõrged, peamiselt metallist konstruktsioonid on väga vastuvõtlikud välgulöökide kahjustustele. Neid on raske kaitsta ka tavapäraste ülepingekaitsetehnoloogiate abil, mis ohverdavad end peamiselt pärast ühte tõusu. Tuuleturbiinid võivad tõusta enam kui 150 meetri kõrgusele ja asuvad tavaliselt kõrgel maapinnal kaugemates piirkondades, mis puutuvad kokku elementidega, sealhulgas välgulöökidega. Tuuleturbiini kõige enam kokku puutuvad komponendid on labad ja nacell ning need on tavaliselt valmistatud komposiitmaterjalidest, mis ei suuda otsest välgulööki. Tüüpiline otselöök juhtub tavaliselt labadega, tekitades olukorra, kus pinge liigub kogu tuuliku turbiinikomponentide kaudu ja potentsiaalselt kõikidesse farmi elektriliselt ühendatud aladesse. Aladel, mida tavaliselt kasutatakse tuuleparkide jaoks, on halvad maandustingimused ja kaasaegses tuulepargis on töötlemiselektroonika, mis on uskumatult tundlik. Kõik need probleemid muudavad tuulegeneraatorite kaitse välguga seotud kahjustuste eest kõige keerulisemaks.

Tuulikute struktuuris endas on elektroonika ja laagrid piksekahjustustele väga vastuvõtlikud. Tuulikute hoolduskulud on nende komponentide väljavahetamise raskuste tõttu suured. Selliste tehnoloogiate toomine, mis võivad parandada komponentide vajaliku väljavahetamise statistilisi keskmisi, on suurte arutelude allikaks enamikus tuuletootmisega seotud juhatusruumides ja valitsusasutustes. Ülepingekaitse tootesarja jõuline olemus on ülepingekaitsetehnoloogiate seas ainulaadne, kuna see kaitseb seadmeid ka siis, kui need on sisse lülitatud, ja pärast pikselööki pole vajadust neid vahetada ega lähtestada. See võimaldab tuulegeneraatoritel jääda võrgus pikemaks ajaks. Mis tahes paranemine võrguühenduseta olekute statistiliste keskmiste ja aja jooksul, mil turbiinid hoolduseks seisma jäävad, toovad tarbijale lõppkokkuvõttes lisakulusid.

Madalpinge- ja juhtimisahelate kahjustuste vältimine on ülioluline, kuna uuringud on näidanud, et üle 50% tuuleturbiinide riketest on põhjustatud seda tüüpi komponentide purunemisest. Otse ja indutseeritud välgulöökide ning vahetult pärast välgulööki levivate tagasivooluhoogude põhjustatud seadmete dokumenteeritud rikked on tavalised. Süsteemide elektrivõrgu poolele paigaldatud piksepidurid maandatakse koos madalpinge poolega, et vähendada maandustakistust, suurendades kogu keti võimet vastu pidada ühe tuuliku löögile.

Piksekaitse tuuleturbiinidele

Selles artiklis kirjeldatakse tuuliku elektriliste ja elektrooniliste seadmete ja süsteemide välgu- ja pingekaitsemeetmete rakendamist.

Tuuleturbiinid on otsese välgulöögi mõjude suhtes väga haavatavad, kuna neil on suur avatud pind ja kõrgus. Kuna välk tuuleturbiini löömise oht suureneb kvadratuurselt koos selle kõrgusega, võib arvata, et otsene välgulöök tabab mitme megavatise võimsusega tuulikut umbes iga kaheteistkümne kuu tagant.

Sissetöötav hüvitis peab mõne aasta jooksul amortiseerima kõrged investeerimiskulud, mis tähendab, et tuleb vältida välgu- ja pingekahjustuste tagajärjel tekkivaid seiskamisi ning sellega seotud taaspaaristamiskulusid. Seetõttu on hädavajalikud kõikehõlmavad välgu- ja pingekaitsemeetmed.

Tuulegeneraatorite piksekaitsesüsteemi kavandamisel tuleb objektide puhul, mille kõrgus on üle 60 m, paljastatud kohtades arvestada mitte ainult pilve-maa välguga, vaid ka maa-pilve välkudega, nn ülespoole suunatud juhtidega. . Nende ülespoole suunatud juhtide suurt elektrilaengut tuleb eriti arvestada rootori labade kaitsmisel ja sobivate piksevoolu piirikute valimisel.

Standardimine - välk- ja pingekaitse tuuleturbiinide süsteemile
Kaitsekontseptsioon peaks põhinema rahvusvahelistel standarditel IEC 61400-24, IEC 62305 standardiseeriatel ja Germanischer Lloyd klassifikatsiooniühingu suunistel.

Kaitsemeetmed
IEC 61400-24 soovitab valida kõik tuuliku piksekaitsesüsteemi alakomponendid vastavalt piksekaitsetasemele (LPL) I, välja arvatud juhul, kui riskianalüüs näitab, et madalamast LPL-st piisab. Riskianalüüs võib samuti paljastada, et erinevatel alamkomponentidel on erinevad LPL-d. IEC 61400-24 soovitab piksekaitsesüsteemil põhineda terviklikul piksekaitsekontseptsioonil.

Tuulegeneraatorisüsteemi välgu- ja pingekaitse koosneb välisest piksekaitsesüsteemist (LPS) ja elektri- ja elektroonikaseadmete kaitseks liigpingekaitsemeetmetest (SPM). Kaitsemeetmete kavandamiseks on soovitatav jagada tuulegeneraator piksekaitsevöönditeks (LPZ).

Tuulegeneraatori välk- ja pingekaitse kaitseb kahte alamsüsteemi, mida leidub ainult tuuleturbiinides, nimelt rootori labad ja mehaaniline jõuülekanne.

IEC 61400-24 kirjeldab üksikasjalikult, kuidas kaitsta neid tuuliku eriosasid ja kuidas tõestada piksekaitsemeetmete tõhusust.

Selle standardi kohaselt on soovitav läbi viia kõrgepinge katsed, et kontrollida vastavate süsteemide piksevoolu taluvuse võimekust esimese ja pika käiguga, kui see on võimalik, ühises tühjenduses.

Rootori labade ja pööratavalt paigaldatud osade / laagrite kaitsega seotud keerukaid probleeme tuleb üksikasjalikult uurida ja need peavad sõltuma komponendi tootjast ja tüübist. IEC 61400-24 standard annab selles osas olulist teavet.

Piksekaitsevööndi kontseptsioon
Piksekaitsevööndi kontseptsioon on struktureeriv meede määratletud EMC keskkonna loomiseks objektis. Määratletud elektromagnetilise ühilduvuse keskkond on määratletud kasutatavate elektriseadmete puutumatusega. Piksekaitsevööndi kontseptsioon võimaldab vähendada ja kiirata häireid piirides määratletud väärtusteni. Sel põhjusel jagatakse kaitstav objekt kaitsevöönditeks.

Veeresfääri meetodit võib kasutada LPZ 0A, nimelt tuuleturbiini osade, millele võib anda otseseid välgulööke, ja LPZ 0B, nimelt tuuleturbiini osade määramiseks, mida välised õhuseadmed kaitsevad otseste välgulöökide eest. tuuleturbiini osadesse integreeritud otsasüsteemid või õhuterminalisüsteemid (näiteks rootori labas).

Vastavalt IEC 61400-24 ei tohi veerekera meetodit kasutada rootori labade enda jaoks. Sel põhjusel tuleks õhulõppsüsteemi konstruktsiooni testida vastavalt standardi IEC 8.2.3-61400 peatükile 24.

Joonisel 1 on kujutatud veerekera meetodi tüüpiline rakendus, joonisel fig 2 aga tuuliku võimalik jaotumine erinevateks piksekaitsevöönditeks. Piksekaitsevöönditeks jaotamine sõltub tuuliku konstruktsioonist. Seetõttu tuleks jälgida tuuliku struktuuri.

Siiski on otsustav, et tuuliku väljastpoolt LPZ 0A-le sisestatud välguparameetreid vähendatakse sobivate varjestusmeetmete ja ülepingekaitseseadmetega kõigi tsoonide piiridel, nii et tuuliku elektrilisi ja elektroonilisi seadmeid ja süsteeme saab kasutada ohutult.

Varjestusmeetmed
Korpus peaks olema kavandatud kapseldatud metallkilbina. See tähendab, et ümbrises saavutatakse maht, mille elektromagnetväli on tunduvalt väiksem kui tuuliku väli.

Vastavalt standardile IEC 61400-24 võib torukujulist terasest torni, mida kasutatakse peamiselt suurte tuuleturbiinide jaoks, pidada peaaegu täiuslikuks Faraday puuriks, mis sobib kõige paremini elektromagnetiliseks varjestuseks. Ka korpuse või nacelli ja, kui see on olemas, operatsioonihoone jaotusseadmed ja juhtimiskapid peaksid olema metallist. Ühenduskaablitel peaks olema väliskate, mis on võimeline välkvoolusid kandma.

Varjestatud kaablid taluvad EMC-häireid ainult siis, kui varjestused on ühendatud potentsiaaliühtlustusega mõlemas otsas. Varjestustega tuleb ühendust võtta täielikult (360 °) kontakteeruvate klemmide abil, paigaldamata tuulikutele elektromagnetilise ühilduvusega mitteühilduvaid pikki ühenduskaableid.

Magnetiline varjestus ja kaabli suunamine peaks toimuma vastavalt IEC 4-62305 jaotisele 4. Sel põhjusel tuleks kasutada standardi IEC / TR 61000-5-2 kohaseid EMC-ga ühilduva paigaldamise tavajuhiseid.

Varjestusmeetmed hõlmavad näiteks järgmist:

Metallpunutise paigaldamine GRP-ga kaetud nacellidele.
Metallist torn.
Metallist jaotuskapid.
Metallist juhtkapid.
Piksevool, mis kannab varjestatud ühenduskaableid (metallkaablikanal, varjestatud toru vms).
Kaabli varjestus.

Välised piksekaitsemeetmed
Välise LPS-i ülesandeks on otseste välgulöökide, sealhulgas välgulöökide kõrvaldamine tuuliku torni ja välguvoolu löögipunktist maapinnale suunamine. Seda kasutatakse ka maapinnal oleva välguvoolu jaotamiseks ilma termiliste või mehaaniliste kahjustuste või ohtliku sädemeta, mis võib põhjustada tulekahju või plahvatust ja ohustada inimesi.

Tuuleturbiini (välja arvatud rootori labad) potentsiaalsed löögipunktid saab määrata joonisel 1 näidatud veerekera meetodi abil. Tuulikute puhul on soovitatav kasutada klassi LPS I. Seetõttu tuleks löögipunktide määramiseks veeretatakse tuuliku kohal raadius r = 20 m. Õhuterminalisüsteemid on vajalikud kohtades, kus sfäär puutub kokku tuuleturbiiniga.

Nacelle / korpuse konstruktsioon tuleks integreerida piksekaitsesüsteemiga, et tagada, et nacelli pikselöök tabab kas looduslikke metallosi, mis on selle koormuse talumiseks, või selleks kavandatud õhuterminali süsteemi. GRP-kattega nacellid peaksid olema varustatud õhu otsasüsteemi ja allapoole suunatud juhtmetega, mis moodustavad narsi ümber puuri.

Selles puuris olevad õhujuhtmete süsteem koos paljaste juhtmetega peaks olema võimeline vastu pidama välgulöökidele vastavalt valitud piksekaitse tasemele. Faraday puuris olevad edasised juhid peaksid olema konstrueeritud nii, et nad taluksid välguvoolu osa, mis neile võib mõjuda. Vastavalt standardile IEC 61400-24 peaksid väljaspool nacelle paigaldatud mõõteseadmete kaitseks mõeldud õhuterminalisüsteemid olema projekteeritud vastavalt standardi IEC 62305-3 üldnõuetele ja ülaltoodud puuriga peaksid olema ühendatud juhtmed.

Juhtivatest materjalidest valmistatud „looduslikud komponendid”, mis on püsivalt paigaldatud tuuleturbiini / tuuleturbiinile ja jäävad muutumatuks (nt rootori labade, laagrite, suurarvutite, hübriidtornide piksekaitsesüsteem), võib integreerida LPS-i. Kui tuuleturbiinid on metallkonstruktsiooniga, võib eeldada, et need vastavad IEC 62305 kohaselt LPS I klassi välise piksekaitsesüsteemi nõuetele.

See eeldab, et rootori labade LPS peab välgulöögi ohutult kinni, et selle saaks maandussüsteemi juhtida looduslike komponentide kaudu, nagu laagrid, suurraamid, torn ja / või ümbersõitesüsteemid (nt lahtised sädemevahed, süsinikuharjad).

Õhutõmbe süsteem / allavoolujuht
Nagu on näidatud joonisel 1, on rootori labad; nacelle, sealhulgas tekiehitised; rootori rummu ja tuuliku torni võib tabada välk.
Kui nad suudavad ohutult kinni pidada maksimaalsest pikselöögivoolust 200 kA ja suudavad selle maandussüsteemi juhtida, saab neid kasutada tuuliku välise piksekaitsesüsteemi õhulõppsüsteemi “looduslike komponentidena”.

Metallist retseptorid, mis tähistavad välgulöökide jaoks määratletud löögipunkte, on sageli paigaldatud piki GRP tera, et kaitsta rootori labasid välgust põhjustatud kahjustuste eest. Allakäigujuht suunatakse retseptorilt tera juure. Pikselöögi korral võib eeldada, et pikselöök tabab tera otsa (retseptorit) ja juhitakse seejärel tera sees asuva allapoolejuhi kaudu nacelli ja torni kaudu maandustõrjesüsteemi.

Maa lõpetamise süsteem
Tuuliku maandusjuhtmete süsteem peab täitma mitmeid funktsioone, nagu isikukaitse, elektromagnetilise ühilduvuse ja piksekaitse.

Piksevoolude jaotamiseks ja tuuliku hävimise vältimiseks on hädavajalik tõhus maandusjuhtmete süsteem (vt joonis 3). Pealegi peab maa lõpetamise süsteem kaitsma inimesi ja loomi elektrilöögi eest. Pikselöögi korral peab maandustõrjesüsteem juhtima suured välguvoolud maapinnale ja jaotama need maasse ilma ohtlike termiliste ja / või elektrodünaamiliste mõjudeta.

Üldiselt on oluline luua tuuliku maandustõrjesüsteem, mida kasutatakse tuuliku kaitsmiseks pikselöökide eest ja elektrivarustussüsteemi maandamiseks.

Märkus: Elektrilised kõrgepingereeglid, näiteks Cenelec HO 637 S1 või kohaldatavad riiklikud standardid, täpsustavad, kuidas maanduslülitussüsteemi kavandada, et vältida kõrg- või keskpingesüsteemide lühistest põhjustatud kõrgeid puute- ja astmelisi pingeid. Inimeste kaitse osas viitab IEC 61400-24 standard IEC / TS 60479-1 ja IEC 60479-4.

Maanduselektroodide paigutus

IEC 62305-3 kirjeldab kahte põhitüüpi tuuleturbiinide maanduselektroodide paigutust:

Tüüp A: Vastavalt IEC 61400-24 I lisale ei tohi seda seadet tuuleturbiinide jaoks kasutada, kuid seda saab kasutada lisade jaoks (näiteks hooned, mis sisaldavad mõõteseadmeid või kontorikuurid seoses tuulepargiga). A-tüüpi maanduselektroodide paigutus koosneb horisontaalsetest või vertikaalsetest maanduselektroodidest, mis on ühendatud vähemalt kahe hoone all oleva juhtme abil.

B tüüp: Vastavalt IEC 61400-24 I lisale tuleb seda seadet kasutada tuuleturbiinide jaoks. See koosneb kas maasse paigaldatud välisest ringmaanduselektroodist või vundamendimaanduselektroodist. Toru konstruktsiooniga tuleb ühendada vundamendis olevad ringmaanduselektroodid ja metallosad.

Torni vundamendi tugevdamine tuleks integreerida tuuliku maanduskontseptsiooni. Torni aluse maandustõrjesüsteem ja operatsioonihoone peaksid olema ühendatud maanduselektroodide võrgusilma abil, et saada võimalikult suure maa-ala maandusjuhtmete süsteem. Pikselöögi tagajärjel ülemääraste astmepingete vältimiseks tuleb inimeste kaitse tagamiseks torni aluse ümber paigaldada potentsiaali reguleerivad ja korrosioonikindlad (roostevabast terasest) maanduselektroodid (vt joonis 3).

Vundamendi elektroodid

Vundamendi elektroodid on tehniliselt ja majanduslikult mõttekad ning neid nõutakse näiteks elektrivarustusettevõtete Saksamaa tehnilistes ühendamistingimustes (TAB). Vundamendi maanduselektroodid on osa elektripaigaldisest ja täidavad olulisi ohutusfunktsioone. Sel põhjusel peavad need paigaldama elektriliste oskustega inimesed või elektrilise oskustega inimese järelevalve all.

Maanduselektroodide jaoks kasutatavad metallid peavad vastama IEC 7-62305 tabelis 3 loetletud materjalidele. Alati tuleb jälgida metalli korrosioonikäitumist pinnases. Vundamendi maanduselektroodid peavad olema valmistatud galvaniseeritud või tsingimata terasest (ümmargune või ribateras). Ümmarguse terase läbimõõt peab olema vähemalt 10 mm. Ribaterase minimaalsed mõõtmed peavad olema 30 x 3,5 mm. Pange tähele, et see materjal peab olema kaetud vähemalt 5 cm betooniga (korrosioonikaitse). Vundamendi maanduselektrood peab olema ühendatud tuuliku peamise potentsiaaliühtlustusvardaga. Korrosioonikindlad ühendused tuleb luua roostevabast terasest klemmkõrvade fikseeritud maanduspunktide kaudu. Pealegi tuleb maasse paigaldada roostevabast terasest ringmaanduselektrood.

Kaitse üleminekul LPZ 0A-lt LPZ 1-le

Elektriliste ja elektrooniliste seadmete ohutu töö tagamiseks peavad LPZ-de piirid olema kaitstud kiirgushäirete eest ja kaitstud juhtivate häirete eest (vt joonised 2 ja 4). Üleminekul LPZ 0A-lt LPZ 1-le peavad olema paigaldatud ülepingekaitseseadmed, mis võimaldavad hävitada suuri piksevoolusid (neid nimetatakse ka piksevõrgu potentsiaalseteks ühendusteks). Neid ülepinge kaitseseadmeid nimetatakse I klassi piksevoolukaitsmeteks ja neid katsetatakse impulssvoolude abil, mille lainekuju on 10/350 μs. Üleminekul LPZ 0B-lt LPZ 1-le ja LPZ 1-le ja kõrgematele tuleb toime tulla ainult madala energiaga impulssvooludega, mis on põhjustatud väljaspool süsteemi indutseeritud pingetest või süsteemis tekkivatest pingetest. Neid ülepinge kaitseseadmeid nimetatakse II klassi liigpingepiirikuteks ja neid testitakse 8/20 μs lainekuju impulssvoolude abil.

Vastavalt piksekaitsevööndi kontseptsioonile tuleb kõik sissetulevad kaablid ja liinid integreerida eranditult piksevõimaluste potentsi ühendusse I klassi piksevoolukaitsmete abil piiril LPZ 0A kuni LPZ 1 või LPZ 0A kuni LPZ 2.

Kõigi edasiste tsoonipiiride jaoks tuleb kaitstava mahu piires paigaldada veel üks kohalik potentsiaaliühtlustus, kuhu peavad olema integreeritud kõik sellesse piiri sisenevad kaablid ja liinid.

2. tüüpi liigpingepiirikud tuleb paigaldada üleminekul LPZ 0B-lt LPZ 1-le ja LPZ 1-lt LPZ 2-le, III klassi liigpingepiirikud tuleb paigaldada üleminekul LPZ 2-lt LPZ 3-le. II ja III klassi funktsioon liigpingepiirikute eesmärk on vähendada ülesvoolu kaitseastmete jääkhäireid ja piirata tuuliku tekitatud või tekitatud pingeid.

SPD-de valimine pingekaitse taseme (Up) ja seadme immuunsuse põhjal

LPZ-i ülemise osa kirjeldamiseks tuleb määratleda LPZ-i seadmete puutumatuse tasemed, nt elektriliinide ja seadmete ühenduste jaoks vastavalt standarditele IEC 61000-4-5 ja IEC 60664-1; telekommunikatsiooniliinidele ja seadmete ühendustele vastavalt IEC 61000-4-5, ITU-T K.20 ja ITU-T K.21 ning muudele liinidele ja seadmete ühendustele vastavalt tootja juhistele.

Elektri- ja elektroonikakomponentide tootjad peaksid suutma esitada nõutavat teavet immuunsuse taseme kohta vastavalt EMC standarditele. Vastasel juhul peaks tuuliku tootja tegema immuunsuse taseme määramiseks katseid. LPZ komponentide määratletud puutumatuse tase määratleb LPZ piiride jaoks vajaliku pingekaitse taseme. Vajaduse korral tuleb süsteemi tõrgeteta tõendada kõigi paigaldatud SPD-de ja kaitstavate seadmetega.

Toiteallika kaitse

Tuulikute trafo võib paigaldada erinevatesse kohtadesse (eraldi jaotusjaama, torni alusse, torni, nacelli). Suurte tuuleturbiinide korral suunatakse näiteks torni aluses olev varjestamata 20 kV kaabel keskpinge jaotusseadmetesse, mis koosnevad vaakum-kaitselülitist, mehaaniliselt lukustatud valikulüliti lahklülitist, väljuvast maanduslülitist ja kaitserelee.

MV-kaablid suunatakse tuuleturbiini tornis asuvatest MV-jaotusseadmest kuni gondlis asuvasse trafosse. Trafo toidab TN-C süsteemi abil torni aluses asuvat juhtimiskappi, nacelli jaotuskappi ja jaoturis asuvat pigi süsteemi (L1; L2; L3; PEN-juht; 3PhY; 3 W + G). Nacelle'i jaotuskapp varustab elektriseadmeid vahelduvpingega 230/400 V.

Vastavalt standardile IEC 60364-4-44 peab kõigil tuuleturbiinile paigaldatud elektriseadmetel olema spetsiifiline nimimpulssitaluvus vastavalt tuuliku nimipingele. See tähendab, et paigaldatavatel liigpingepiirikutel peab olema vähemalt kindlaks määratud pingekaitse tase, sõltuvalt süsteemi nimipingest. 400/690 V toiteallikasüsteemide kaitseks kasutatavate liigpingepiirikute minimaalne pingekaitse tase peab olema kuni ≤2,5 kV, samas kui 230/400 V toiteallikasüsteemide kaitseks kasutatavate liigpingepiirikute pingekaitse tase peab olema kuni ≤1,5 kV tundlike elektri- / elektroonikaseadmete kaitse tagamiseks. Selle nõude täitmiseks peavad olema paigaldatud 400/690 V toiteallikasüsteemide liigpingekaitseseadmed, mis on võimelised juhtima 10/350 μs lainekuju välkvoolu hävitamata ja tagama pingekaitse taseme Up ≤ 2,5 kV.

230/400 V toiteallikad

Torni aluse juhtimiskapi, kilbis oleva jaotuskapi ja rummus asuva süsteemi 230/400 V TN-C süsteemi (3PhY, 3W + G) pinge peaks olema kaitstud II klassiga liigpingepiirikud nagu SLP40-275 / 3S.

Õhusõiduki hoiatustule kaitse

Lennuki hoiatustuli sensori mastil LPZ 0B-s tuleks kaitsta II klassi liigpingepiiriku abil vastavatel tsoonide üleminekutel (LPZ 0B → 1, LPZ 1 → 2) (tabel 1).

400 / 690V toiteallikasüsteemid 400/690 V trafo kaitsmiseks tuleb paigaldada kooskõlastatud ühepooluselised piksevoolukaitsed, millel on kõrge järgivoolupiirang 40/750 V toitesüsteemidele, näiteks SLP3-400 / 690S. , inverterid, võrgufiltrid ja mõõteseadmed.

Generaatoriliinide kaitse

Võttes arvesse kõrgepinge tolerantse, tuleb generaatori rootori mähise ja inverteri toiteliini kaitsmiseks paigaldada kuni 1000 V nimipinge II klassi liigpingepiirikud. Potentsiaalseks isoleerimiseks ja varistoripõhiste piirikute enneaegse töötamise vältimiseks võimalike pinge kõikumiste tõttu kasutatakse täiendavat sädemepõhist piirajat nimivõimsussagedusega, mis peab vastu pingele UN / AC = 2,2 kV (50 Hz). muunduri töö ajal. Generaatori staatori mõlemale küljele on paigaldatud modulaarne kolmepooluseline II klassi liigpingepiirik varistori suurenenud nimipingega 690 V süsteemide jaoks.

SLP40-750 / 3S tüüpi mooduliga kolmepooluselised II klassi liigpingepiirikud on mõeldud spetsiaalselt tuuleturbiinidele. Neil on varistori Umov nimipinge 750 V AC, võttes arvesse töötamise ajal tekkida võivaid pinge kõikumisi.

IT-süsteemide liigpingepiirikud

Liigpingepiirikud telekommunikatsiooni- ja signaalivõrkude elektroonikaseadmete kaitsmiseks pikselöökide ja muude ajutiste pingete kaudsete ja otseste mõjude eest on kirjeldatud standardis IEC 61643-21 ja on paigaldatud tsooni piiridele vastavalt piksekaitsevööndi kontseptsioonile.

Mitmeastmelised piirikud peavad olema kavandatud ilma pimeala. Tuleb tagada, et erinevad kaitseastmed oleksid omavahel kooskõlastatud, vastasel juhul ei aktiveerita kõiki kaitseastmeid, põhjustades tõrkeid liigpingekaitseseadmes.

Enamikul juhtudel kasutatakse klaaskiust kaableid IT-liinide suunamiseks tuuleturbiini ja juhtimiskappide ühendamiseks torni alusest nacellini. Kaablid täiturmehhanismide ja andurite ning juhtimiskappide vahel on varjestatud vaskkaablite abil. Kuna elektromagnetilise keskkonna sekkumine on välistatud, ei pea klaaskiudkaableid kaitsma liigpingepiirikutega, välja arvatud juhul, kui klaaskiudkaablil on metallkest, mis tuleb integreerida otse potentsiaaliühtlustusse või ülepingekaitsevahendite abil.

Üldiselt peavad järgmised varjestatud signaaliliinid, mis ühendavad ajamid ja andurid juhtimiskappidega, olema kaitstud liigpingekaitsevahenditega:

Ilmajaama signaaljooned andurimastil.
Signaaliliinid, mis on suunatud rummu nacelli ja pigi süsteemi vahele.
Pigi süsteemi signaalijooned.

Ilmajaama signaalliinid

Ilmajaama andurite ja jaotuskapi vahelised signaaliliinid (4 - 20 mA liidesed) suunatakse LPZ 0B-lt LPZ 2-le ja neid saab kaitsta FLD2-24 abil. Need ruumisäästlikud kombineeritud pidurid kaitsevad kahte või nelja ühtse võrdluspotentsiaaliga liini ja tasakaalustamata liideseid ning on saadaval otsese või kaudse varjestusega maandusega. Varjestuse maandamiseks kasutatakse kahte painduvat vedruklemmi madala impedantsiga varjestuskontakti pidurdamiseks kaitseriiva kaitsva ja kaitsmata küljega.

Laboratoorsed katsed vastavalt standardile IEC 61400-24

IEC 61400-24 kirjeldab kahte põhimeetodit tuuleturbiinide süsteemitaseme immuunsuskatsete tegemiseks:

Impulssvoolu katsete ajal töötingimustes sisestatakse impulssvoolud või osalised välguvoolud juhtimissüsteemi üksikutesse liinidesse, kui toitepinge on olemas. Seejuures tehakse kaitstavale seadmele, sealhulgas kõigile SPD-dele impulssvoolu test.
Teise katsemeetodi abil simuleeritakse välgu elektromagnetiliste impulsside (LEMP) elektromagnetilisi mõjusid. Piksevool sisestatakse piksevoolu tühjendavasse struktuuri ja elektrisüsteemi käitumist analüüsitakse kaabelduste simuleerimise abil töötingimustes võimalikult realistlikult. Piksevoolu järsk on otsustav katseparameeter.