محافظت در برابر صاعقه و فشار در برابر سیستم توربین بادی

با افزایش آگاهی از گرم شدن کره زمین و محدودیت های موجود در سوخت های فسیلی ، نیاز به یافتن منبع تجدید پذیر انرژی بهتر آشکار می شود. استفاده از انرژی باد صنعتی است که به سرعت در حال رشد است. چنین تاسیساتی عموماً در زمینهای باز و مرتفع قرار دارد و به همین ترتیب نقاط جذابی را برای تخلیه رعد و برق در اختیار دارد. اگر قرار است منبع قابل اطمینان حفظ شود ، مهم است که منابع آسیب بیش از حد ولتاژ کاهش یابد. LSP طیف گسترده ای از دستگاههای محافظت در برابر موج را فراهم می کند که متناسب با جریان مستقیم و جزئی جریان برق هستند.

محافظت در برابر صاعقه و فشار در برابر سیستم توربین بادی

LSP مجموعه کاملی از محصولات محافظ در برابر فشار در دسترس برای برنامه های توربین بادی دارد. ارائه شده از LSP به محصولات حفاظتی نصب شده روی ریل DIN و نظارت بر موج و رعد و برق. همانطور که وارد زمانی از تاریخ می شویم که فشار به سمت انرژی و فناوری سبز به طور مداوم باعث ایجاد مزارع بادی بیشتر و توسعه مزارع بادی فعلی می شود ، هم تولیدکنندگان توربین و هم صاحبان و بهره برداران مزارع بادی به طور فزاینده ای از هزینه های مرتبط با آن آگاه هستند. صاعقه می زند. خسارت پولی که اپراتورها هنگام وقوع یک رعد و برق متحمل می شوند ، به دو شکل انجام می شود ، هزینه های مربوط به تعویض ماشین آلات به دلیل آسیب فیزیکی و هزینه های مربوط به آفلاین بودن سیستم و تولید نیرو نیست. سیستم های الکتریکی توربین با چالش های مداوم منظره ای که آنها را احاطه کرده روبرو است ، توربین های بادی به طور کلی بلندترین سازه های یک نصب هستند. با توجه به هوای سختی که در معرض آنها قرار خواهد گرفت ، همراه با انتظارات توربین در طول عمر چندین بار توسط صاعقه ، هزینه های تعویض و تعمیر تجهیزات باید در برنامه تجاری هر مجری نیروگاه بادی لحاظ شود. آسیب مستقیم و غیرمستقیم صاعقه در اثر میدانهای الکترومغناطیسی شدیدی ایجاد می شود که ولتاژهای گذرا ایجاد می کنند. سپس این اضافه ولتاژها از طریق سیستم الكتریكی مستقیماً به تجهیزات حساس درون توربین منتقل می شوند. این موج از طریق سیستم تولید می شود و صدمات فوری و پنهانی به مدار و تجهیزات رایانه ای وارد می کند. اجزایی مانند ژنراتورها ، ترانسفورماتورها و مبدل های برق و همچنین الکترونیک کنترل ، سیستم های ارتباطی و SCADA به طور بالقوه در اثر ایجاد نور در اثر ایجاد فشار تخریب می شوند. آسیب مستقیم و فوری ممکن است واضح باشد ، اما آسیب نهفته ای که در اثر چندین ضربه یا قرار گرفتن در معرض مکرر در برابر موج ایجاد می شود ، می تواند به اجزای اصلی نیرو در توربین بادی وارد شود ، که بارها این آسیب توسط ضمانت های سازنده پوشش داده نمی شود ، و بنابراین هزینه های تعمیر و تعویض به گردن اپراتورها می افتد.

هزینه های آفلاین عامل اصلی دیگری است که باید در هر طرح تجاری مرتبط با یک مزرعه بادی لحاظ شود. این هزینه ها وقتی غیرفعال می شود كه توربین از كار بیفتد و باید توسط یك تیم خدماتی روی آن كار شود یا قطعاتی جایگزین شوند كه هم شامل هزینه های خرید ، حمل و نقل و نصب می شود. درآمدی که می تواند در اثر یک صاعقه از بین برود ، قابل توجه است و آسیب نهفته ای که با گذشت زمان ایجاد می شود ، به این کل می افزاید. محصول محافظ توربین بادی LSP با توانایی مقاومت در برابر امواج متعدد صاعقه بدون خرابی ، حتی پس از چندین مورد حمله ، به طور قابل توجهی هزینه های مربوطه را کاهش می دهد.

مورد سیستم های محافظت در برابر فشار برای شاسی بلندهای بادی

تغییر مستمر در شرایط آب و هوایی همراه با افزایش وابستگی به سوخت های فسیلی علاقه زیادی به منابع انرژی پایدار و تجدیدپذیر در سراسر جهان فراهم کرده است. یکی از امیدوار کننده ترین فناوری ها در انرژی سبز ، انرژی باد است که به غیر از هزینه های بالای راه اندازی ، انتخاب بسیاری از کشورها در سراسر جهان است. به عنوان مثال ، در پرتغال ، هدف تولید انرژی باد از سال 2006 تا 2010 افزایش 25 درصدی کل تولید انرژی نیروی باد بود ، هدفی که در سالهای بعد محقق شد و حتی از آن نیز فراتر رفت. در حالی که برنامه های تهاجمی دولت که باعث تولید باد و انرژی خورشیدی می شوند ، صنعت باد را به میزان قابل توجهی گسترش داده اند ، اما با افزایش این تعداد توربین های بادی ، احتمال برخورد توربین ها توسط صاعقه افزایش می یابد. حملات مستقیم به توربین های بادی به عنوان یک مشکل جدی شناخته شده است و موارد منحصر به فردی وجود دارد که محافظت از صاعقه را در انرژی باد بیشتر از سایر صنایع با چالش مواجه می کند.

ساخت توربین های بادی بی نظیر است و این سازه های بلند فلزی بسیار مستعد آسیب در اثر صاعقه هستند. محافظت از آنها با استفاده از فن آوری های متداول محافظت در برابر موج که عمدتا پس از یک موج فداکاری می کنند ، دشوار است. توربین های بادی می توانند بیش از 150 متر ارتفاع داشته باشند و به طور معمول در مناطق دور افتاده که در معرض عناصر قرار دارند ، از جمله برخورد صاعقه ، در ارتفاع زیاد قرار دارند. در معرض ترین اجزای توربین بادی تیغه ها و ناکل است و این مواد معمولاً از مواد کامپوزیتی ساخته شده اند که قادر به مقاومت مستقیم در برابر صاعقه نیستند. یک ضربه مستقیم معمولاً معمولاً برای تیغه ها اتفاق می افتد و شرایطی را ایجاد می کند که جریان موج از طریق اجزای توربین در آسیاب بادی و به طور بالقوه به تمام مناطق متصل به برق مزرعه منتقل می شود. مناطقی که معمولاً برای مزارع بادی استفاده می شود ، شرایط زمینی ضعیفی دارند و نیروگاه بادی مدرن دارای تجهیزات الکترونیکی پردازشی است که به طرز باورنکردنی حساس هستند. همه این مسائل محافظت از توربین های بادی در برابر صدمات مربوط به صاعقه را به چالش کشیده است.

در داخل ساختار توربین بادی ، لوازم الکترونیکی و یاطاقان بسیار حساس به صاعقه هستند. هزینه های تعمیر و نگهداری مرتبط با توربین های بادی به دلیل مشکلات جایگزینی این قطعات زیاد است. آوردن فناوری هایی که می توانند میانگین آماری را برای جایگزینی م componentلفه های لازم بهبود بخشند ، در بیشتر اتاق های هیئت مدیره و سازمان های دولتی درگیر در تولید باد منبع بحث و گفتگو است. ماهیت مستحکم خط تولید محافظت در برابر موج در بین فن آوری های محافظت در برابر موج منحصر به فرد است زیرا حتی در صورت فعال بودن از تجهیزات نیز محافظت می کند و نیازی به تعویض یا تنظیم مجدد پس از افزایش برق نیست. این اجازه می دهد تا ژنراتورهای تولید برق بادی برای مدت طولانی تری آنلاین بمانند. هرگونه بهبود در میانگین آماری وضعیت آفلاین و زمان پایین آمدن توربین ها برای نگهداری ، در نهایت هزینه های بیشتری را برای مصرف کننده به همراه خواهد داشت.

جلوگیری از آسیب به مدارهای ولتاژ پایین و کنترل بسیار مهم است ، زیرا مطالعات نشان داده است که بیش از 50٪ خرابی های توربین بادی در اثر خرابی این نوع اجزا ایجاد می شود. خرابی مستند تجهیزات منسوب به صاعقه مستقیم و القایی و موج برگشتی که درست پس از برخورد صاعقه منتشر می شود ، معمول است. برقگیرهای نصب شده به سمت شبکه برق سیستم ها به منظور کاهش مقاومت در برابر زمین ، در کنار طرف ولتاژ پایین زمین می شوند و توانایی کل زنجیره را برای مقاومت در برابر ضربه به یک توربین بادی افزایش می دهند.

حفاظت از رعد و برق و توربین های بادی

در این مقاله اجرای اقدامات حفاظت از صاعقه و صاعقه برای دستگاه ها و سیستم های الکتریکی و الکترونیکی در یک توربین بادی شرح داده شده است.

توربین های بادی به دلیل قرار گرفتن در معرض سطح و ارتفاع زیاد ، در برابر اثرات صاعقه مستقیم بسیار آسیب پذیر هستند. از آنجا که خطر برخورد صاعقه با یک توربین بادی با ارتفاع آن به صورت درجه ای افزایش می یابد ، می توان تخمین زد که یک توربین بادی چند مگاواتی تقریباً هر دوازده ماه یکبار توسط صاعقه برخورد می کند.

جبران خسارت باید طی چند سال هزینه های بالای سرمایه گذاری را استهلاک کند ، به این معنی که باید از خرابی در اثر صاعقه و صدمات ناشی از صاعقه و هزینه های مرتبط سازی مجدد آن جلوگیری شود. به همین دلیل اقدامات جامع صاعقه و محافظت در برابر موج ضروری است.

هنگام برنامه ریزی سیستم حفاظت از صاعقه برای توربین های بادی ، نه تنها چشمک زدن ابر به زمین ، بلکه چشمک زدن زمین به ابر ، به اصطلاح رهبران رو به بالا ، باید برای اشیایی با ارتفاع بیش از 60 متر در مکان های در معرض در نظر گرفته شود. . برای حفاظت از تیغه های روتور و انتخاب برقگیرهای مناسب صاعقه باید بار الکتریکی زیاد این لیدرهای رو به بالا را در نظر گرفت.

استاندارد سازی - صاعقه و حفاظت از ولتاژ برای سیستم توربین بادی
مفهوم حفاظت باید بر اساس استانداردهای بین المللی IEC 61400-24 ، سری استاندارد IEC 62305 و دستورالعمل های جامعه طبقه بندی Germanischer Lloyd باشد.

اقدامات حفاظتی
IEC 61400-24 انتخاب تمام زیرمجموعه های سیستم حفاظت از صاعقه یک توربین بادی را با توجه به سطح حفاظت از صاعقه (LPL) I توصیه می کند ، مگر اینکه تجزیه و تحلیل خطر نشان دهد که LPL پایین تر کافی است. همچنین ممکن است تجزیه و تحلیل ریسک نشان دهد که اجزای فرعی مختلف دارای LPL های مختلف هستند. IEC 61400-24 توصیه می کند که سیستم محافظت در برابر صاعقه بر اساس یک مفهوم جامع محافظت در برابر صاعقه باشد.

سیستم حفاظت از صاعقه و موج در برابر توربین های بادی متشکل از یک سیستم محافظت از صاعقه خارجی (LPS) و اقدامات محافظت در برابر موج (SPM) برای محافظت از تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی است. برای برنامه ریزی اقدامات حفاظتی ، توصیه می شود كه توربین بادی را به مناطق حفاظت از صاعقه (LPZ) تقسیم كنید.

محافظت در برابر صاعقه و فشار در برابر توربین های بادی از دو سیستم فرعی محافظت می کند که فقط در توربین های بادی یافت می شوند ، یعنی پره های روتور و قطار قدرت مکانیکی.

IEC 61400-24 به طور مفصل نحوه حفاظت از این قسمتهای خاص توربین بادی و چگونگی اثبات اثربخشی اقدامات حفاظت از صاعقه را شرح می دهد.

مطابق این استاندارد ، انجام آزمایشات ولتاژ بالا توصیه می شود تا توانایی مقاومت جریان برق در برابر سیستم های مربوطه با اولین ضربه و زمان طولانی را ، در صورت امکان ، در یک تخلیه مشترک تأیید کنید.

مشکلات پیچیده در رابطه با حفاظت از تیغه های روتور و قطعات / یاتاقان های قابل چرخش باید با جزئیات بررسی شود و به سازنده و نوع قطعه بستگی دارد. استاندارد IEC 61400-24 در این زمینه اطلاعات مهمی را ارائه می دهد.

مفهوم منطقه حفاظت از صاعقه
مفهوم منطقه حفاظت از صاعقه یک اقدام ساختاری برای ایجاد یک محیط EMC تعریف شده در یک جسم است. محیط EMC تعریف شده توسط مصونیت تجهیزات الکتریکی مورد استفاده مشخص می شود. مفهوم منطقه حفاظت از رعد و برق اجازه می دهد تا برای کاهش و تداخل تابش شده در مرزها به مقادیر تعریف شده. به همین دلیل ، شی object مورد محافظت به مناطق حفاظت تقسیم می شود.

از روش کره نورد می توان برای تعیین LPZ 0A استفاده کرد ، یعنی قسمتهایی از یک توربین بادی که ممکن است مورد اصابت صاعقه قرار گیرد و LPZ 0B ، یعنی قسمتهایی از یک توربین بادی که توسط هوای خارجی در برابر صاعقه مستقیم محافظت می شود - سیستم های خاتمه یا سیستم های خاتمه هوا در قطعات توربین بادی (به عنوان مثال در تیغه روتور).

مطابق IEC 61400-24 ، روش کره نورد نباید برای خود تیغه های روتور استفاده شود. به همین دلیل ، طراحی سیستم خاتمه هوا باید مطابق فصل 8.2.3 استاندارد IEC 61400-24 آزمایش شود.

شکل 1 یک کاربرد معمول از روش کره نورد را نشان می دهد ، در حالی که شکل 2 تقسیم احتمالی یک توربین بادی را به مناطق مختلف حفاظت از صاعقه نشان می دهد. تقسیم به مناطق محافظت کننده از صاعقه بستگی به طراحی توربین بادی دارد. بنابراین باید ساختار توربین بادی رعایت شود.

با این حال ، تعیین کننده است که پارامترهای رعد و برق تزریق شده از خارج توربین بادی به LPZ 0A با اقدامات محافظتی مناسب و دستگاه های محافظ در برابر جهش در تمام مرزهای منطقه کاهش می یابد تا دستگاه ها و سیستم های الکتریکی و الکترونیکی داخل توربین بادی کار کنند. بدون خطر.

اقدامات محافظتی
این پوشش باید به عنوان یک محافظ فلزی محصور شده طراحی شود. این به این معنی است که یک حجم با یک میدان الکترومغناطیسی که به طور قابل توجهی کمتر از میدان خارج از توربین بادی است ، در پوشش بدست می آید.

مطابق با IEC 61400-24 ، یک برج فولادی لوله ای ، که عمدتا برای توربین های بادی بزرگ استفاده می شود ، می تواند یک قفس فارادی کامل باشد ، بهترین گزینه برای محافظت الکترومغناطیسی. تابلو و کابینت های کنترل در پوشش یا "nacelle" و در صورت وجود ، در ساختمان عملیاتی نیز باید از فلز ساخته شوند. کابلهای اتصال باید دارای یک محافظ خارجی باشند که توانایی حمل جریان برق را دارد.

کابل های محافظ فقط در صورت تداخل EMC در برابر تداخل مقاوم هستند در صورت اتصال سپرها به اتصال برابری بالقوه در هر دو انتها. بدون نصب کابلهای اتصال طولانی سازگار با EMC بر روی توربین بادی ، می بایست با سپرها از طریق تماس کامل با پایانه ها (360 درجه) تماس گرفته شود.

محافظ مغناطیسی و مسیر کابل باید مطابق با بخش 4 IEC 62305-4 انجام شود. به همین دلیل ، باید از دستورالعمل های کلی برای یک روش نصب سازگار با EMC مطابق با IEC / TR 61000-5-2 استفاده شود.

اقدامات محافظتی شامل موارد زیر است:

• نصب نوار فلزی روی ناخن های با روکش GRP.
• برج فلزی
• کابینت تابلو برق فلزی.
• کابینت های فلزی.
• جریان رعد و برق حامل کابلهای اتصال محافظ (کانال کابل فلزی ، لوله محافظ یا موارد مشابه).
• محافظ کابل

اقدامات حفاظت از صاعقه خارجی
وظیفه LPS خارجی رهگیری ضربات مستقیم صاعقه از جمله برخورد صاعقه به برج توربین بادی و تخلیه جریان صاعقه از نقطه برخورد به زمین است. همچنین برای توزیع جریان صاعقه در زمین بدون آسیب حرارتی یا مکانیکی یا جرقه های خطرناک که ممکن است باعث آتش سوزی یا انفجار شود و افراد را به خطر بیندازد.

نقاط احتمالی برخورد توربین بادی (به غیر از پره های روتور) را می توان با استفاده از روش کره نورد نشان داده شده در شکل 1 تعیین کرد. برای توربین های بادی ، توصیه می شود از کلاس LPS I. استفاده کنید. بنابراین ، یک کره نورد با شعاع r = 20 متر روی توربین بادی غلتیده تا نقاط برخورد را تعیین کند. در صورت تماس کره با توربین بادی ، سیستم های پایان هوا مورد نیاز است.

ساختار نازل / پوشش باید در سیستم محافظت از صاعقه قرار گیرد تا اطمینان حاصل شود که صاعقه در ناسل به قطعات فلزی طبیعی که قادر به تحمل این بار هستند یا سیستم خاتمه هوا طراحی شده برای این منظور برخورد می کند. در ناسل های دارای پوشش GRP باید سیستم خنک کننده هوا و هادی های پایین که یک قفس در اطراف ناخن تشکیل می دهند ، نصب شود.

سیستم خاتمه هوا شامل هادی های برهنه در این قفس باید با توجه به سطح حفاظت از صاعقه انتخاب شده ، در برابر صاعقه مقاومت کند. هادی های دیگر در قفس فارادی باید به گونه ای طراحی شوند که در برابر سهم جریان برق که ممکن است تحت آن قرار بگیرند مقاومت کنند. مطابق با IEC 61400-24 ، سیستم های خنک کننده هوا برای محافظت از تجهیزات اندازه گیری نصب شده در خارج از ناسل باید مطابق با الزامات عمومی IEC 62305-3 طراحی شوند و هادی های پایین باید به قفس توضیح داده شده در بالا متصل شوند.

"اجزای طبیعی" ساخته شده از مواد رسانایی که به طور دائمی در توربین بادی نصب می شوند و بدون تغییر می مانند (به عنوان مثال سیستم حفاظت از صاعقه از تیغه های روتور ، یاتاقان ها ، سیستم های اصلی ، برج ترکیبی و غیره) ممکن است در LPS ادغام شوند. اگر توربین های بادی ساختاری فلزی داشته باشند ، می توان فرض کرد که الزامات مربوط به سیستم محافظت از صاعقه خارجی از کلاس LPS I را مطابق IEC 62305 برآورده می کنند.

این امر مستلزم آن است که ضربه صاعقه توسط LPS تیغه های روتور به طور ایمن رهگیری شود تا بتواند از طریق اجزای طبیعی مانند یاتاقان ها ، شبکه های اصلی ، برج و یا سیستم های بای پس (به عنوان مثال شکاف های جرقه باز ، برس های کربنی)

سیستم خاتمه هوا / هادی پایین
همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است ، تیغه های روتور ؛ nacelle شامل روبنا توپی روتور و برج توربین بادی ممکن است توسط صاعقه برخورد کند.
اگر آنها بتوانند حداکثر جریان ضربان برق 200 کیلو آمپر را با خیال راحت رهگیری کنند و بتوانند آن را به سیستم خاتمه زمین تخلیه کنند ، می توان آنها را به عنوان "اجزای طبیعی" سیستم خاتمه هوا سیستم محافظت از صاعقه خارجی توربین بادی استفاده کرد.

گیرنده های فلزی ، که نقاط تعریفی مشخصی برای برخورد صاعقه را نشان می دهند ، اغلب در امتداد تیغه GRP نصب می شوند تا از تیغه های روتور در برابر صدمات ناشی از صاعقه محافظت کنند. یک رسانای پایین از گیرنده به ریشه تیغه هدایت می شود. در صورت برخورد صاعقه ، می توان فرض کرد که این صاعقه به نوک تیغه (گیرنده) برخورد کرده و سپس از طریق هادی پایین در داخل تیغه از طریق ناچل و برج از طریق هادی پایین تخلیه می شود.

سیستم پایان دادن به زمین
سیستم خاتمه دهی توربین بادی باید چندین عملکرد مانند حفاظت شخصی ، حفاظت EMC و حفاظت از صاعقه را انجام دهد.

برای توزیع جریان صاعقه و جلوگیری از تخریب توربین بادی ، یک سیستم موثر خاتمه زمین (شکل 3 را ببینید) بسیار ضروری است. علاوه بر این ، سیستم پایان دادن به زمین باید از انسان و حیوانات در برابر شوک الکتریکی محافظت کند. در صورت برخورد صاعقه ، سیستم خاتمه ی زمین باید جریان های رعد و برق زیادی را به زمین تخلیه و بدون تأثیرات حرارتی و / یا الکترودینامیکی خطرناک ، آنها را در زمین توزیع کند.

به طور كلی ، ایجاد یك سیستم خاتمه دادن به زمین برای یك توربین بادی كه برای محافظت از توربین بادی در برابر صاعقه و زمینی كردن سیستم منبع تغذیه مورد استفاده قرار می گیرد ، امری مهم است.

توجه: مقررات الکتریکی ولتاژ بالا مانند Cenelec HO 637 S1 یا استانداردهای ملی قابل اجرا نحوه طراحی سیستم خاتمه زمین را برای جلوگیری از ولتاژ لمسی و پله ای بالا در اثر اتصال کوتاه در سیستم های ولتاژ بالا یا متوسط ​​مشخص می کند. با توجه به حمایت از اشخاص ، استاندارد IEC 61400-24 به IEC // TS 60479-1 و IEC 60479-4 اشاره دارد.

ترتیب الکترودهای زمینی

IEC 62305-3 دو نوع اساسی از ترتیب الکترودهای زمینی را برای توربین های بادی توصیف می کند:

نوع A: مطابق ضمیمه I IEC 61400-24 ، این ترتیب نباید برای توربین های بادی مورد استفاده قرار گیرد ، اما می توان از آن برای ضمیمه ها (به عنوان مثال ، ساختمانهای حاوی تجهیزات اندازه گیری یا سوله های اداری در ارتباط با یک مزرعه بادی) استفاده کرد. ترتیب الکترودهای خاکی نوع A شامل الکترودهای زمینی افقی یا عمودی است که توسط حداقل دو هادی پایین روی ساختمان متصل شده اند.

نوع B: مطابق ضمیمه I IEC 61400-24 ، این ترتیب باید برای توربین های بادی استفاده شود. یا متشکل از یک الکترود خاکی حلقه ای خارجی است که در زمین نصب شده است یا یک الکترود خاکی پایه ای است. الکترودهای زمینی حلقوی و قطعات فلزی در پی باید به ساختار برج متصل شوند.

تقویت پی ساز برج باید در مفهوم زمین گیری توربین بادی ادغام شود. سیستم خاتمه دهی پایه برج و ساختمان بهره برداری باید با استفاده از یک شبکه مشبک از الکترودهای زمین متصل شود تا یک سیستم خاتمه زمین با مساحت بیشتر از حد ممکن بدست آورد. برای جلوگیری از ولتاژهای پله ای بیش از حد در نتیجه برخورد صاعقه ، الکترودهای حلقه ای کنترل کننده و مقاوم در برابر خوردگی (حلقه ساخته شده از فولاد ضد زنگ) باید در اطراف پایه برج نصب شوند تا از افراد محافظت شود (شکل 3 را ببینید).

الکترودهای پایه بنیادی

الکترودهای پایه بنیادی معنای فنی و اقتصادی دارند و به عنوان مثال در شرایط اتصال فنی آلمان (TAB) شرکت های منبع تغذیه مورد نیاز هستند. الکترودهای پایه پایه بخشی از نصب الکتریکی هستند و عملکردهای اساسی ایمنی را انجام می دهند. به همین دلیل ، آنها باید توسط افراد ماهر در برق و یا تحت نظارت یک فرد ماهر در برق نصب شوند.

فلزات مورد استفاده برای الکترودهای خاکی باید مطابق با مواد ذکر شده در جدول 7 IEC 62305-3 باشد. رفتار خوردگی فلز در زمین همیشه باید رعایت شود. الکترودهای پایه پایه باید از فولاد گالوانیزه یا غیر گالوانیزه (فولاد گرد یا نواری) ساخته شوند. فولاد گرد باید حداقل قطر 10 میلی متر داشته باشد. نوار فولادی باید حداقل ابعاد 30 3,5 5،XNUMX میلی متر داشته باشد. توجه داشته باشید که این ماده باید حداقل با بتن XNUMX سانتی متری پوشانده شود (محافظت در برابر خوردگی). الکترود خاکی پایه باید با میله اصلی پیوند بالقوه در توربین بادی وصل شود. اتصالات مقاوم در برابر خوردگی باید از طریق نقاط زمین ثابت لولهای انتهایی ساخته شده از فولاد ضد زنگ برقرار شود. علاوه بر این ، یک الکترود خاکی حلقه ای ساخته شده از فولاد ضد زنگ باید در زمین نصب شود.

حفاظت در انتقال از LPZ 0A به LPZ 1

برای اطمینان از عملکرد ایمن دستگاه های الکتریکی و الکترونیکی ، مرزهای LPZ باید در برابر تداخل تابشی محافظت شده و در برابر تداخل انجام شده محافظت شوند (به شکل 2 و 4 نگاه کنید). در انتقال از LPZ 0A به LPZ 1 باید دستگاه های محافظ در برابر موج را که قادر به تخلیه جریان های صاعقه زیاد و بدون تخریب هستند نصب کنند (همچنین به آن "پیوند برابری توان رعد و برق" گفته می شود). این دستگاه های محافظ در برابر فشار به عنوان برقگیرهای رعد و برق کلاس I شناخته می شوند و با استفاده از جریان های ضربه ای با شکل موج 10/350 میکرو ثانیه آزمایش می شوند. در انتقال از LPZ 0B به LPZ 1 و LPZ 1 و بالاتر فقط باید جریان های ضربه ای کم انرژی ناشی از ولتاژهای القا شده در خارج از سیستم یا موج های ایجاد شده در سیستم را کنار زد. این دستگاههای محافظ در برابر موج به عنوان برقگیرهای رده II شناخته می شوند و با استفاده از جریانهای ضربه ای با شکل موج 8/20 میکروگرم آزمایش می شوند.

مطابق مفهوم منطقه حفاظت از صاعقه ، کلیه کابلها و خطوط ورودی باید بدون استثنا با اتصال برق صاعقه کلاس I در مرز از LPZ 0A تا LPZ 1 یا از LPZ 0A تا LPZ 2 بدون اتصال به پتانسیل برق صاعقه یکپارچه شوند.

اتصال محلی بالقوه دیگر ، که در آن تمام کابلها و خطوط ورودی به این مرز باید یکپارچه شوند ، باید برای هر مرز منطقه دیگر در داخل حجم محافظت شود.

برقگیرهای نوع 2 باید در انتقال از LPZ 0B به LPZ 1 و از LPZ 1 به LPZ 2 نصب شوند ، در حالی که برقگیرهای کلاس III باید در انتقال از LPZ 2 به LPZ 3 نصب شوند. عملکرد کلاس II و III برقگیر برای کاهش تداخل باقیمانده در مراحل حفاظت بالادست و محدود کردن موج های ایجاد شده یا ایجاد شده در توربین بادی است.

انتخاب SPD ها بر اساس سطح حفاظت ولتاژ (بالا) و مصونیت تجهیزات

برای توصیف Up در LPZ ، سطح ایمنی تجهیزات درون LPZ باید تعریف شود ، به عنوان مثال برای خطوط برق و اتصالات تجهیزات مطابق IEC 61000-4-5 و IEC 60664-1. برای خطوط مخابراتی و اتصالات تجهیزات مطابق IEC 61000-4-5 ، ITU-T K.20 و ITU-T K.21 و سایر خطوط و اتصالات تجهیزات مطابق دستورالعمل های سازنده.

سازندگان قطعات الكتريكي و الكترونيكي بايد بتوانند اطلاعات لازم در مورد سطح مصونيت را مطابق با استاندارد EMC ارائه دهند. در غیر این صورت ، سازنده توربین بادی باید آزمایشاتی را برای تعیین سطح ایمنی انجام دهد. سطح ایمنی تعریف شده اجزای موجود در LPZ مستقیماً سطح حفاظت ولتاژ مورد نیاز برای مرزهای LPZ را تعریف می کند. مصونیت سیستم باید در صورت لزوم ، با تمام SPD های نصب شده و تجهیزات محافظت شده ، اثبات شود.

محافظت از منبع تغذیه

ترانسفورماتور یک توربین بادی ممکن است در مکان های مختلف (در یک ایستگاه توزیع جداگانه ، در پایه برج ، در برج ، در nacelle) نصب شود. به عنوان مثال ، در مورد توربین های بادی بزرگ ، کابل 20 کیلوولت بدون محافظ در پایه برج به تاسیسات سوئیچ ولتاژ متوسط ​​متشکل از قطع کننده مدار خلاuum ، جداکننده سوئیچ انتخابگر قفل شده مکانیکی ، سوئیچ زمین خروجی و رله محافظ هدایت می شود.

کابل های MV از نصب کلیدهای MV در برج توربین بادی به ترانسفورماتور واقع در ناچل هدایت می شوند. ترانسفورماتور با استفاده از سیستم TN-C کابینت کنترل را در پایه برج ، کابینت تابلو در ناچل و سیستم پیچ را در توپی تغذیه می کند (L1؛ L2؛ L3؛ PEN رسانا؛ 3PhY؛ 3 W + G). کابینت تابلو برق در nacelle تجهیزات الکتریکی را با ولتاژ AC 230/400 ولت تأمین می کند.

مطابق استاندارد IEC 60364-4-44 ، کلیه تجهیزات الکتریکی نصب شده در یک توربین بادی باید دارای ولتاژ مقاومتی در برابر ضربه مشخص با توجه به ولتاژ اسمی توربین بادی باشند. این بدان معنی است که برقگیرهایی که باید نصب شوند بسته به ولتاژ نامی سیستم باید حداقل سطح حفاظت ولتاژ مشخص را داشته باشند. برقگیرهایی که برای محافظت از سیستم های منبع تغذیه 400/690 V مورد استفاده قرار می گیرند باید حداقل سطح حفاظت ولتاژ تا 2,5/230 کیلوولت داشته باشند ، در حالی که برقگیر مورد استفاده برای محافظت از سیستم های منبع تغذیه 400/1,5 ولت باید دارای سطح محافظت در برابر ولتاژ تا 400،690 ،10 باشد کیلوولت برای اطمینان از محافظت از تجهیزات حساس الکتریکی / الکترونیکی. برای تحقق این نیاز ، دستگاه های محافظ در برابر فشار برای سیستم های منبع تغذیه 350/2,5 V که قادر به انجام جریان صاعقه با شکل موج XNUMX/XNUMX میکروگرم هستند بدون تخریب و اطمینان از سطح حفاظت ولتاژ تا XNUMX/XNUMX کیلو ولت باید نصب شود.

سیستم های منبع تغذیه 230/400 V

منبع تغذیه ولتاژ کابینت کنترل در پایه برج ، کابینت تابلو در ناچل و سیستم پیچ در توپی با استفاده از سیستم 230/400 ولت TN-C (3PhY ، 3W + G) باید توسط کلاس II محافظت شود برقگیر مانند SLP40-275 / 3S.

محافظت از چراغ هشدار دهنده هواپیما

چراغ هشدار دهنده هواپیما بر روی دکل سنسور در LPZ 0B باید با استفاده از یک برقگیر کلاس II در انتقال منطقه مربوطه محافظت شود (LPZ 0B → 1 ، LPZ 1 2) (جدول 1).

سیستم های منبع تغذیه 400 / 690V برقگیرهای برق متناوب تک قطبی با محدودیت جریان بالا برای سیستم های منبع تغذیه 400/690 V مانند SLP40-750 / 3S ، باید برای محافظت از ترانسفورماتور 400/690 V نصب شوند. ، اینورترها ، فیلترهای اصلی و تجهیزات اندازه گیری.

حفاظت از خطوط ژنراتور

با توجه به تحمل ولتاژ بالا ، برقگیرهای کلاس II برای ولتاژهای اسمی تا 1000 ولت باید برای محافظت از سیم پیچ روتور ژنراتور و خط تغذیه اینورتر نصب شوند. برای جداسازی احتمالی و جلوگیری از کارکرد زودرس هکرهای مبتنی بر واریستور به دلیل نوسانات ولتاژ که ممکن است رخ دهد ، یک برقگیر اضافی مبتنی بر جرقه با فرکانس توان نامی در برابر ولتاژ UN / AC = 2,2،50 کیلوولت (690 هرتز) استفاده می شود در حین کار اینورتر. یک برقگیر سه قطب کلاس II با ولتاژ نامی افزایش یافته از واریستور برای سیستم های XNUMX ولت در هر طرف استاتور ژنراتور نصب شده است.

برقگیرهای سه قطبی کلاس II از نوع SLP40-750 / 3S به طور خاص برای توربین های بادی طراحی شده اند. آنها ولتاژ نامی واریستور Umov 750 ولت AC را دارند ، با توجه به نوسانات ولتاژ که ممکن است در حین کار رخ دهد.

برقگیر برای سیستم های IT

برقگیرهای حفاظتی برای محافظت از تجهیزات الکترونیکی در شبکه های مخابراتی و سیگنالینگ در برابر اثرات غیر مستقیم و مستقیم برخورد صاعقه و سایر موج های گذرا در IEC 61643-21 شرح داده شده و مطابق با مفهوم منطقه حفاظت از صاعقه در مرزهای منطقه نصب می شوند.

برقگیرهای چند مرحله ای باید بدون نقاط کور طراحی شوند. باید اطمینان حاصل شود که مراحل مختلف محافظت با یکدیگر هماهنگ شده اند ، در غیر این صورت تمام مراحل محافظتی فعال نخواهند شد ، که باعث ایجاد خطا در دستگاه محافظ ولتاژ می شود.

در اکثر موارد ، از کابلهای الیاف شیشه برای هدایت خطوط IT به توربین بادی و اتصال کابینت های کنترل از پایه برج به ناچل استفاده می شود. کابل کشی بین محرک ها و حسگرها و کابینت های کنترل توسط کابل های مسی محافظ اجرا می شود. از آنجا که تداخل توسط یک محیط الکترومغناطیسی منتفی است ، کابلهای الیاف شیشه نیازی به محافظت از برق ندارند مگر اینکه کابل الیاف شیشه دارای غلاف فلزی باشد که باید مستقیماً در پیوند بالقوه یا با استفاده از دستگاههای محافظ در برابر ولتاژ قرار گیرد.

به طور کلی ، خطوط سیگنال محافظ زیر که متصل کننده محرک ها و حسگرها به کابینت های کنترل هستند باید توسط دستگاه های محافظ ولتاژ محافظت شوند:

• خطوط سیگنال ایستگاه هواشناسی بر روی دکل سنسور.
• خطوط سیگنال بین nacelle و سیستم pitch در توپی قرار دارند.
• خطوط سیگنال برای سیستم گام.

خطوط سیگنال ایستگاه هواشناسی

خطوط سیگنال (رابط 4 تا 20 میلی آمپر) بین سنسورهای ایستگاه هواشناسی و کابینت تابلو از LPZ 0B به LPZ 2 هدایت می شوند و می توان آنها را با استفاده از FLD2-24 محافظت کرد. این برقگیرهای ترکیبی صرفه جویی در فضا از دو یا چهار خط منفرد با پتانسیل مرجع مشترک و همچنین رابط های نامتعادل محافظت می کنند و با زمین محافظ مستقیم یا غیرمستقیم در دسترس هستند. از دو پایانه فنر انعطاف پذیر برای تماس دائمی سپر با امپدانس پایین با طرف محافظت شده و محافظت نشده از برقگیر برای زمین محافظ استفاده می شود.

تست های آزمایشگاهی مطابق با IEC 61400-24

IEC 61400-24 دو روش اساسی برای انجام آزمایشات ایمنی سطح سیستم برای توربین های بادی را توصیف می کند:

• در طول آزمایشات جریان ضربه ای در شرایط کار ، جریان ولتاژ یا جریان صاعقه جزئی در خطوط جداگانه یک سیستم کنترل در حالی که ولتاژ تغذیه وجود دارد ، تزریق می شود. با انجام این کار ، تجهیزات مورد محافظت از جمله تمام SPD ها تحت آزمایش جریان تکانه ای قرار می گیرند.
• روش آزمایش دوم ، اثرات الکترومغناطیسی تکانه های الکترومغناطیسی رعد و برق (LEMP) را شبیه سازی می کند. جریان کامل رعد و برق به سازه ای که جریان رعد و برق را تخلیه می کند ، تزریق می شود و رفتار سیستم الکتریکی با استفاده از شبیه سازی کابل کشی در شرایط عملیاتی تا حد امکان واقع گرایانه تحلیل می شود. شیب جریان رعد و برق یک پارامتر آزمون تعیین کننده است.