Protección contra raios e sobretensións para o sistema de aeroxeradores

Coa crecente conciencia do quecemento global e dos límites dos nosos combustibles fósiles, faise evidente a necesidade de atopar unha mellor fonte de enerxía renovable. O uso da enerxía eólica é unha industria en rápido crecemento. Esta instalación atópase xeralmente en terreo aberto e elevado e, como tal, presenta atractivos puntos de captura para descargas de raios. Se se quere manter a subministración fiable, é importante que se mitiguen as fontes de danos por sobretensión. LSP ofrece unha extensa gama de dispositivos de protección contra sobretensións adecuados para correntes de raios directas e parciais.

Protección contra raios e sobretensións para o sistema de aeroxeradores

LSP ten un conxunto completo de produtos de protección contra sobretensións dispoñibles para aplicacións de aeroxeradores. A oferta de LSP a varios produtos de protección montados en carril DIN e control de sobretensións e raios. A medida que entramos nun momento da historia no que o impulso cara á enerxía e tecnoloxía verdes está provocando continuamente a construción de máis parques eólicos e a ampliación dos parques eólicos actuais, tanto os fabricantes de turbinas como os propietarios / operadores de parques eólicos son cada vez máis conscientes dos custos asociados a raios. O dano monetario que sofren os operadores cando hai un raio prodúcese en dúas formas: os custos asociados á substitución de maquinaria por danos físicos e os custos asociados ao sistema están fóra de liña e non producen enerxía. Os sistemas eléctricos de turbina enfróntanse aos continuos retos da paisaxe que os rodea, sendo os aeroxeradores as estruturas máis altas dunha instalación. Debido ao clima severo ao que estarán expostos, combinado coas expectativas de que unha turbina sexa golpeada por un raio varias veces ao longo da súa vida útil, os custos de substitución e reparación de equipos deben incluírse no plan de negocio de calquera operador de parques eólicos. O dano directo e indirecto producido por un raio é creado por intensos campos electromagnéticos que crean sobretensións transitorias. Estas sobretensións pásanse a través do sistema eléctrico directamente a equipos sensibles da propia turbina. A oleada propágase a través do sistema producindo danos latentes e inmediatos nos circuítos e nos equipos informáticos. Compoñentes como xeradores, transformadores e convertidores de potencia, así como sistemas electrónicos de control, comunicación e SCADA están potencialmente danados pola sobrecarga creada pola iluminación. Os danos directos e inmediatos poden ser obvios, pero os danos latentes que se producen como consecuencia de múltiples golpes ou a exposición repetida a sobretensións poden producirse nos compoñentes clave de enerxía dun aeroxerador afectado, moitas veces este dano non está cuberto polas garantías do fabricante e, polo tanto, os custos de reparación e substitución recaen nos operadores.

Os custos sen conexión son outro dos principais factores que deben figurar en calquera plan de negocio asociado a un parque eólico. Estes custos prodúcense cando unha turbina está desactivada e debe ser traballada por un equipo de servizo ou se substitúen compoñentes, o que implica custos de compra, transporte e instalación. Os ingresos que se poden perder debido a un raio poden ser significativos e o dano latente que se produce co paso do tempo súmase a ese total. O produto de protección de aeroxeradores de LSP reduce significativamente os custos asociados ao poder soportar múltiples raios sen fallos, incluso despois de múltiples casos de folga.

O caso dos sistemas de protección contra sobretensións para trubinas de vento

O cambio continuo nas condicións climáticas combinado coa crecente dependencia dos combustibles fósiles proporcionou un gran interese polos recursos enerxéticos sostibles e renovables en todo o mundo. Unha das tecnoloxías máis prometedoras en enerxía verde é a enerxía eólica, que agás os custos de inicio elevados sería a elección de moitas nacións en todo o mundo. Por exemplo, en Portugal, o obxectivo de produción de enerxía eólica entre 2006 e 2010 foi aumentar ata o 25% a produción total de enerxía eólica, un obxectivo que se conseguiu e incluso superou nos últimos anos. Mentres que os agresivos programas gobernamentais que impulsan a produción de enerxía eólica e solar expandiron substancialmente a industria eólica, con este aumento do número de aeroxeradores prodúcese un aumento da probabilidade de que as turbinas sexan golpeadas polos raios. Os ataques directos aos aeroxeradores recoñecéronse como un grave problema e hai problemas únicos que fan que a protección contra raios sexa máis difícil na enerxía eólica que noutras industrias.

A construción de aeroxeradores é única e estas estruturas altas, principalmente de metal, son moi susceptibles a danos por raios. Tamén son difíciles de protexer usando tecnoloxías convencionais de protección contra sobretensións que se sacrifican principalmente despois dunha soa oleada. Os aeroxeradores poden subir máis de 150 metros de altura e localízanse normalmente en terreos altos en zonas remotas que están expostas aos elementos, incluídos os raios. Os compoñentes máis expostos dun aeroxerador son as aspas e a góndola, e xeralmente están feitas de materiais compostos que son incapaces de soportar un raio directo. Un golpe directo típico ocorre xeralmente ás aspas, creando unha situación na que a oleada viaxa a través dos compoñentes da turbina dentro do muíño de vento e potencialmente a todas as áreas eléctricamente conectadas da granxa. As áreas usadas normalmente para os parques eólicos presentan malas condicións de posta a terra, e o moderno parque eólico ten electrónicos de procesamento que son incriblemente sensibles. Todos estes problemas fan que a protección dos aeroxeradores contra danos relacionados co raio sexa máis difícil.

Dentro da propia estrutura do aeroxerador, a electrónica e os rodamentos son moi susceptibles a danos por raio. Os custos de mantemento asociados aos aeroxeradores son elevados debido ás dificultades para substituír estes compoñentes. Traer tecnoloxías que poidan mellorar as medias estatísticas para a substitución de compoñentes necesaria é unha fonte de gran discusión na maioría das salas de administración e axencias gobernamentais implicadas na produción eólica. A natureza robusta da liña de produtos de protección contra sobretensións é única entre as tecnoloxías de protección contra sobretensións porque segue protexendo o equipo incluso cando está activado e non é necesario substituílo nin restablecerse tras un raio. Isto permite aos xeradores de enerxía eólica permanecer en liña durante períodos máis longos. Calquera mellora das medias estatísticas dos estados fóra de liña e dos tempos en que as turbinas están inactivas para o seu mantemento traerá custos ao consumidor.

É crucial previr danos nos circuítos de baixa tensión e control, xa que os estudos demostraron que máis do 50% dos fallos dos aeroxeradores son causados ​​por avarías deste tipo de compoñentes. Son comúns as avarías documentadas dos equipos atribuídos a raios directos e inducidos e a sobretensións que se propagan xusto despois dun raio. Os pararraios instalados no lado da rede eléctrica dos sistemas están conectados á terra xunto co lado de baixa tensión para diminuír a resistencia a terra, aumentando a capacidade de toda a cadea de soportar un golpe a un único aeroxerador.

Protección contra raios e sobretensións para aeroxeradores

Este artigo describe a implementación de medidas de protección contra raios e sobretensións para dispositivos e sistemas eléctricos e electrónicos nun aeroxerador.

Os aeroxeradores son moi vulnerables aos efectos dos raios directos debido á súa enorme superficie e altura expostas. Dado que o risco de que un raio caia sobre un aeroxerador aumenta cuadraticamente coa súa altura, pódese estimar que un aeroxerador de varios megavatios é golpeado por un raio directo aproximadamente cada doce meses.

A compensación de entrada debe amortizar os elevados custos de investimento nuns anos, o que significa que deben evitarse os tempos de inactividade como resultado de danos por raios e sobretensións e os custos asociados de re-emparellamento. É por iso que son esenciais medidas completas de protección contra raios e sobretensións.

Cando se planifica un sistema de protección contra raios para aeroxeradores, non só deben considerarse os flashes de nube a terra, senón tamén os flashes de terra a nube, os chamados líderes ascendentes para obxectos cunha altura superior a 60 m en lugares expostos. . A elevada carga eléctrica destes líderes ascendentes debe terse en conta especialmente para a protección das láminas do rotor e a selección de pararraios adecuados.

Normalización: protección contra raios e sobretensións para sistema de aeroxeradores
O concepto de protección debería basearse nas normas internacionais IEC 61400-24, serie IEC 62305 e nas directrices da sociedade de clasificación Germanischer Lloyd.

Medidas de protección
A IEC 61400-24 recomenda a selección de todos os subcomponentes do sistema de protección contra raios dun aeroxerador segundo o nivel de protección contra raios (LPL) I, a non ser que unha análise de risco demostre que é suficiente un LPL inferior. Unha análise de risco tamén pode revelar que diferentes subcomponentes teñen LPL diferentes. IEC 61400-24 recomenda que o sistema de protección contra raios estea baseado nun concepto integral de protección contra raios.

O sistema de protección contra raios e sobretensións do aeroxerador consiste nun sistema de protección contra raios (LPS) e medidas de protección contra sobretensións (SPM) para protexer os equipos eléctricos e electrónicos. Para planificar medidas de protección, é aconsellable subdividir o aeroxerador en zonas de protección contra raios (LPZ).

O sistema de protección contra raios e sobretensións do aeroxerador protexe dous subsistemas que só se poden atopar nos aeroxeradores, a saber, as láminas do rotor e o tren mecánico.

O IEC 61400-24 describe detalladamente como protexer estas partes especiais dun aeroxerador e como demostrar a eficacia das medidas de protección contra raios.

Segundo esta norma, é aconsellable realizar probas de alta tensión para verificar a capacidade de resistencia á corrente lóstrego dos sistemas relevantes coa primeira carreira e a longa, se é posible, nunha descarga común.

Os complexos problemas relacionados coa protección das palas do rotor e as pezas / rodamentos montados de forma rotativa deben examinarse en detalle e depender do fabricante e do tipo de compoñentes. A norma IEC 61400-24 proporciona información importante a este respecto.

Concepto de zona de protección contra raios
O concepto de zona de protección contra raios é unha medida estruturante para crear un ambiente EMC definido nun obxecto. O ambiente EMC definido especifícase pola inmunidade do equipo eléctrico usado. O concepto de zona de protección contra raios permite reducir a interferencia radiada e conducida nos límites a valores definidos. Por este motivo, o obxecto a protexer subdivídese en zonas de protección.

O método de esfera rodante pódese usar para determinar LPZ 0A, nomeadamente as partes dun aeroxerador que poden ser obxecto de raios directos, e LPZ 0B, nomeadamente as partes dun aeroxerador que están protexidas dos raios directos por aire externo. sistemas de terminación ou sistemas de terminación de aire integrados en partes dun aeroxerador (na lámina do rotor, por exemplo).

Segundo a IEC 61400-24, o método de esfera rodante non se debe empregar para as propias láminas do rotor. Por esta razón, o deseño do sistema de terminación de aire debe probarse segundo o capítulo 8.2.3 da norma IEC 61400-24.

A figura 1 mostra unha aplicación típica do método de esfera rodante, mentres que a figura 2 ilustra a posible división dun aeroxerador en diferentes zonas de protección contra raios. A división en zonas de protección contra raios depende do deseño do aeroxerador. Polo tanto, débese observar a estrutura do aeroxerador.

Non obstante, é decisivo que os parámetros de raios inxectados desde fóra do aeroxerador en LPZ 0A se reduzan mediante medidas de protección axeitadas e dispositivos de protección contra sobretensións en todos os límites da zona para que os dispositivos e sistemas eléctricos e electrónicos dentro do aeroxerador poidan ser operados. con seguridade.

Medidas de blindaxe
A carcasa debe estar deseñada como un escudo metálico encapsulado. Isto significa que se obtén un volume cun campo electromagnético considerablemente inferior ao campo exterior ao aeroxerador na carcasa.

De acordo coa IEC 61400-24, unha torre tubular de aceiro, usada principalmente para grandes aeroxeradores, pódese considerar unha gaiola de Faraday case perfecta, a máis axeitada para blindaxe electromagnética. Os cadros de mando e de control da carcasa ou "nacela" e, se os houbese, no edificio de operacións, tamén deberían ser de metal. Os cables de conexión deberían ter un escudo externo capaz de transportar correntes de lóstrego.

Os cables apantallados só son resistentes ás interferencias EMC se os protectores están conectados á unión equipotencial en ambos os extremos. Os blindaxes deben poñerse en contacto mediante terminais de contacto totalmente (360 °) sen instalar cables de conexión longos incompatibles coa EMC no aeroxerador.

A protección magnética e o enrutamento de cables deben realizarse segundo a sección 4 da IEC 62305-4. Por este motivo, deberían empregarse as directrices xerais para unha práctica de instalación compatible con EMC segundo IEC / TR 61000-5-2.

As medidas de protección inclúen, por exemplo:

• Instalación dunha trenza metálica sobre nacelas recubertas de PRFV.
• Torre de metal.
• Armarios de cadros metálicos.
• Armarios de control metálicos.
• Corrente de raio que leva cables de conexión apantallados (conduto de cable metálico, tubo apantallado ou similares).
• Protección de cables.

Medidas de protección contra raios externas
A función do LPS externo é interceptar os raios directos, incluídos os raios na torre do aeroxerador e descargar a corrente do raio desde o punto de ataque ao chan. Tamén se usa para distribuír a corrente de raios no chan sen danos térmicos ou mecánicos nin chispas perigosas que poidan provocar incendios ou explosións e poñer en perigo ás persoas.

Os puntos potenciais de folga dun aeroxerador (excepto as palas do rotor) pódense determinar mediante o método de esfera rodante mostrado na figura 1. Para aeroxeradores, é recomendable empregar a clase LPS I. Polo tanto, unha esfera rodante con sobre o aeroxerador faise rodar un radio r = 20 m para determinar os puntos de folga. Os sistemas de terminación do aire son necesarios cando a esfera entra en contacto co aeroxerador.

A construción da góndola / carcasa debería integrarse no sistema de protección contra raios para garantir que os raios na góndola impacten tanto en pezas metálicas naturais capaces de soportar esta carga coma nun sistema de terminación do aire deseñado para este fin. Os nacelos con revestimento de PRFV deben estar equipados cun sistema de terminación de aire e condutores descendentes que formen unha gaiola ao redor da góndola.

O sistema de terminación do aire que inclúa os condutores espidos nesta gaiola debería ser capaz de soportar os raios segundo o nivel de protección contra raios seleccionado. Os condutores adicionais da gaiola de Faraday deberían estar deseñados de xeito que soporten a cota de raio á que poden estar sometidos. De conformidade coa IEC 61400-24, os sistemas de terminación de aire para protexer os equipos de medida montados fóra da góndola deben deseñarse de acordo cos requisitos xerais da IEC 62305-3 e os condutores de baixada deben conectarse á gaiola descrita anteriormente.

Os "compoñentes naturais" feitos de materiais condutores que se instalan permanentemente nun / aeroxerador e permanecen inalterados (por exemplo, un sistema de protección contra lóstregos das láminas do rotor, rodamentos, mainframes, torre híbrida, etc.) pódense integrar no LPS. Se os aeroxeradores son de construción metálica, pódese supor que cumpren os requisitos para un sistema de protección contra raios externo de clase LPS I segundo IEC 62305.

Isto require que o raio sexa interceptado de forma segura polo LPS das palas do rotor para que poida ser descargado ao sistema de terminación de terra a través de compoñentes naturais como rodamentos, mainframes, torre e / ou sistemas de derivación (por exemplo, candeas abertas, cepillos de carbono).

Sistema de terminación de aire / condutor de baixada
Como se mostra na figura 1, as láminas do rotor; góndola incluíndo superestruturas; o cubo do rotor e a torre do aeroxerador poden ser golpeados por un raio.
Se poden interceptar a intensidade máxima de 200 kA de raio de forma segura e poden descargala ao sistema de terminación de terra, poden usarse como "compoñentes naturais" do sistema de terminación de aire do sistema de protección contra raios do aeroxerador.

Os receptores metálicos, que representan puntos de folga definidos para os raios, instálanse con frecuencia ao longo da lámina GRP para protexer as láminas do rotor contra os danos causados ​​polos lóstregos. Un condutor cara abaixo diríxese desde o receptor ata a raíz da folla. En caso de lóstrego, pódese supoñer que o raio golpea a punta da lámina (receptor) e despois descárgase a través do condutor descendente dentro da lámina ao sistema de terminación da terra a través da góndola e a torre.

Sistema de terminación da terra
O sistema de terminación de terra dun aeroxerador debe realizar varias funcións como a protección persoal, a protección EMC e a protección contra raios.

Un sistema eficaz de terminación da terra (ver Fig. 3) é esencial para distribuír as correntes de raios e evitar que o aeroxerador sexa destruído. Ademais, o sistema de terminación da terra debe protexer a humanos e animais contra descargas eléctricas. En caso de raio, o sistema de terminación da terra debe descargar fortes correntes de lóstrego ao chan e distribuílas polo chan sen efectos térmicos e / ou electrodinámicos perigosos.

En xeral, é importante establecer un sistema de terminación da terra para un aeroxerador que se use para protexer o aeroxerador contra os raios e poñer a terra o sistema de alimentación.

Nota: as normativas eléctricas de alta tensión como Cenelec HO 637 S1 ou as normas nacionais aplicables especifican como deseñar un sistema de terminación de terra para evitar tensións de paso e altas causadas por curtocircuítos en sistemas de alta ou media tensión. En canto á protección das persoas, a norma IEC 61400-24 refírese a IEC // TS 60479-1 e IEC 60479-4.

Disposición de electrodos de terra

A IEC 62305-3 describe dous tipos básicos de arranxos de electrodos de terra para aeroxeradores:

Tipo A: segundo o anexo I da IEC 61400-24, esta disposición non se debe empregar para aeroxeradores, pero si para anexos (por exemplo, edificios que conteñan equipos de medida ou galpóns de oficinas en conexión cun parque eólico). Os arranxos de electrodos de terra tipo A consisten en electrodos de terra horizontais ou verticais conectados por polo menos dous condutores de baixada no edificio.

Tipo B: segundo o anexo I da IEC 61400-24, esta disposición debe empregarse para aeroxeradores. Consiste nun electrodo de terra de anel externo instalado no chan ou un electrodo de terra de base. Os electrodos de terra de anel e as partes metálicas da base deben estar conectados á construción da torre.

O reforzo da base da torre debería integrarse no concepto de posta a terra dun aeroxerador. O sistema de terminación de terra da base da torre e o edificio de operacións deberían estar conectados mediante unha rede mallada de electrodos de terra para obter un sistema de terminación de terra que abranga unha área o máis grande posible. Para evitar tensións de paso excesivas como resultado dun raio, hai que instalar arredor da base da torre uns electrodos de terra de aneis de control potencial e resistentes á corrosión (feitos de aceiro inoxidable) para garantir a protección das persoas (ver Fig. 3).

Electrodos de terra de fundación

Os electrodos de terra base teñen sentido técnico e económico e, por exemplo, son requiridos nas Condicións de conexión técnica alemá (TAB) das empresas subministradoras de enerxía. Os electrodos de terra base forman parte da instalación eléctrica e cumpren funcións esenciais de seguridade. Por esta razón, deben ser instalados por persoas cualificadas eléctricamente ou baixo a supervisión dunha persoa cualificada electricamente.

Os metais empregados para electrodos de terra deben cumprir os materiais listados na táboa 7 da IEC 62305-3. Sempre se debe observar o comportamento á corrosión do metal no chan. Os electrodos de terra de cimentación deben estar feitos de aceiro galvanizado ou non galvanizado (aceiro redondo ou tira). O aceiro redondo debe ter un diámetro mínimo de 10 mm. O listón de aceiro debe ter unhas dimensións mínimas de 30 x 3,5 mm. Teña en conta que este material debe estar cuberto con formigón de polo menos 5 cm (protección contra a corrosión). O electrodo de terra de base debe estar conectado coa barra de unión equipotencial principal do aeroxerador. As conexións resistentes á corrosión deben establecerse a través de puntos de terra fixos de terminales de aceiro inoxidable. Ademais, debe instalarse no chan un electrodo de terra de anel feito de aceiro inoxidable.

Protección na transición de LPZ 0A a LPZ 1

Para garantir un funcionamento seguro dos dispositivos eléctricos e electrónicos, os límites dos LPZ deben estar protexidos contra interferencias irradiadas e protexidos contra as interferencias conducidas (ver figuras 2 e 4). Os dispositivos de protección contra sobretensións capaces de descargar altas correntes de lóstrego sen destrución deben instalarse na transición de LPZ 0A a LPZ 1 (tamén coñecido como "unión equipotencial de raios"). Estes dispositivos de protección contra sobretensións denomínanse descargadores de corrente I de clase I e compróbanse mediante correntes de impulso de forma de onda de 10/350 μs. Na transición de LPZ 0B a LPZ 1 e LPZ 1 e superior só se deben facer fronte ás correntes de impulso de baixa enerxía causadas por tensións inducidas fóra do sistema ou por sobretensións xeradas no sistema. Estes dispositivos de protección contra sobretensións denomínanse descargadores de sobretensión de clase II e compróbanse mediante correntes de impulso de forma de onda de 8/20 μs.

Segundo o concepto de zona de protección contra raios, todos os cables e liñas entrantes deben estar integrados no enlace equipotencial contra raios sen excepción mediante descargadores de corrente de raios de clase I no límite de LPZ 0A a LPZ 1 ou de LPZ 0A a LPZ 2.

Outro enlace equipotencial local, no que deben estar integrados todos os cables e liñas que entran neste límite, debe instalarse para todos os límites de zona dentro do volume a protexer.

Os descargadores de sobretensións tipo 2 deben instalarse na transición de LPZ 0B a LPZ 1 e de LPZ 1 a LPZ 2, mentres que os descargadores de sobretensión de clase III deben instalarse na transición de LPZ 2 a LPZ 3. A función de clase II e clase III os descargadores de sobretensión é reducir a interferencia residual das etapas de protección augas arriba e limitar as sobretensións inducidas ou xeradas dentro do aeroxerador.

Selección de SPD en función do nivel de protección de tensión (arriba) e da inmunidade do equipo

Para describir o Up nun LPZ, débense definir os niveis de inmunidade do equipo dentro dun LPZ, por exemplo, para as liñas eléctricas e as conexións dos equipos segundo IEC 61000-4-5 e IEC 60664-1; para liñas de telecomunicacións e conexións de equipos segundo IEC 61000-4-5, UIT-T K.20 e UIT-T K.21, e para outras liñas e conexións de equipos segundo as instrucións do fabricante.

Os fabricantes de compoñentes eléctricos e electrónicos deberían poder proporcionar a información requirida sobre o nivel de inmunidade segundo as normas EMC. En caso contrario, o fabricante de aeroxeradores debería realizar probas para determinar o nivel de inmunidade. O nivel de inmunidade definido dos compoñentes nunha LPZ define directamente o nivel de protección de voltaxe requirido para os límites da LPZ. Debe demostrarse a inmunidade dun sistema, no seu caso, con todos os SPD instalados e os equipos a protexer.

Protección da fonte de alimentación

O transformador dun aeroxerador pódese instalar en diferentes lugares (nunha estación de distribución separada, na base da torre, na torre, na nacela). En caso de grandes aeroxeradores, por exemplo, o cable non apantallado de 20 kV na base da torre diríxese ás instalacións de cadros de media tensión que constan de interruptor automático de baleiro, seccionador do interruptor selector bloqueado mecánicamente, interruptor de terra de saída e relé de protección.

Os cables MT son encamiñados desde a instalación de cadros MT na torre do aeroxerador ata o transformador situado na nacela. O transformador alimenta o armario de control na base da torre, o armario de distribución na nacela e o sistema de paso no cubo mediante un sistema TN-C (L1; L2; L3; condutor PEN; 3PhY; 3 W + G). O armario de distribución da nacela subministra ao equipo eléctrico unha tensión de CA de 230/400 V.

Segundo a IEC 60364-4-44, todos os equipos eléctricos instalados nun aeroxerador deben ter unha tensión de resistencia de impulso específica de acordo coa tensión nominal do aeroxerador. Isto significa que os descargadores de tensión que se van instalar deben ter polo menos o nivel de protección de tensión especificado en función da tensión nominal do sistema. Os descargadores de sobretensión utilizados para protexer os sistemas de alimentación de 400/690 V deben ter un nivel de protección de tensión mínimo ata ≤2,5 kV, mentres que os descargadores de tensión utilizados para protexer os sistemas de alimentación de 230/400 V deben ter un nivel de protección de tensión ata ≤1,5 kV para garantir a protección de equipos eléctricos / electrónicos sensibles. Para cumprir este requisito, deben instalarse dispositivos de protección contra sobretensións para sistemas de alimentación de 400/690 V capaces de conducir correntes de raios de forma de onda de 10/350 μs sen destruír e garantir un nivel de protección de tensión Ata ≤2,5 kV.

Sistemas de alimentación de 230/400 V.

A alimentación de tensión do armario de control na base da torre, o armario de distribución na nacela e o sistema de paso no cubo mediante un sistema TN-C de 230/400 V (3PhY, 3W + G) deben estar protexidos pola clase II descargadores de sobretensión como SLP40-275 / 3S.

Protección do semáforo de avión

A luz de advertencia do avión no mástil do sensor en LPZ 0B debe protexerse mediante un descargador de sobretensións de clase II nas transicións de zona correspondentes (LPZ 0B → 1, LPZ 1 → 2) (Táboa 1).

Sistemas de subministración de enerxía de 400 / 690V Descargadores de corrente unipolar coordinados cunha limitación de corrente de seguimento elevada para sistemas de alimentación de 400/690 V como o SLP40-750 / 3S, deben estar instalados para protexer o transformador de 400/690 V , inversores, filtros de rede e equipos de medida.

Protección das liñas xeradoras

Tendo en conta as tolerancias de alta tensión, hai que instalar descargadores de tensión de clase II para tensións nominais de ata 1000 V para protexer o devanado do rotor do xerador e a liña de alimentación do inversor. Utilízase un descargador adicional baseado en fendas de faísca cunha tensión de resistencia de frecuencia nominal de potencia UN / AC = 2,2 kV (50 Hz) para o illamento potencial e para evitar que os descargadores baseados en varistores funcionen prematuramente debido ás flutuacións de tensión que poden ocorrer durante o funcionamento do inversor. A cada lado do estator do xerador está instalado un descargador de sobretensións modular de tres polos clase II cunha tensión nominal aumentada do varistor para sistemas de 690 V.

Os descargadores modulares triples de clase II tipo SLP40-750 / 3S están deseñados específicamente para aeroxeradores. Teñen unha tensión nominal do varistor Umov de 750 V CA, considerando as flutuacións de tensión que se poden producir durante o funcionamento.

Descargadores de sobretensións para sistemas informáticos

Os descargadores de sobretensión para protexer os equipos electrónicos en redes de telecomunicacións e sinalización contra os efectos indirectos e directos dos raios e outras sobretensións transitorias descríbense na CEI 61643-21 e están instalados nos límites da zona de acordo co concepto de zona de protección contra raios.

Os descargadores de varias etapas deben estar deseñados sen puntos cegos. Debe asegurarse de que as distintas fases de protección están coordinadas entre si, se non, non se activarán todas as fases de protección, causando fallos no dispositivo de protección contra sobretensións.

Na maioría dos casos, os cables de fibra de vidro úsanse para enrutar liñas de TI a unha turbina eólica e para conectar os armarios de control desde a base da torre ata a góndola. O cableado entre os actuadores e os sensores e os armarios de control realízase mediante cables de cobre apantallados. Dado que se exclúe a interferencia por un ambiente electromagnético, os cables de fibra de vidro non teñen que estar protexidos por descargadores de sobretensión a menos que o cable de fibra de vidro teña unha funda metálica que debe estar integrada directamente no enlace equipotencial ou mediante dispositivos de protección contra sobretensións.

En xeral, as seguintes liñas de sinal blindadas que conectan os actuadores e os sensores cos armarios de control deben estar protexidas por dispositivos de protección contra sobretensións:

• Liñas de sinal da estación meteorolóxica no mastro do sensor.
• Liñas de sinal encamiñadas entre a góndola e o sistema de paso no cubo.
• Liñas de sinal para o sistema de ton.

Liñas de sinalización da estación meteorolóxica

As liñas de sinal (interfaces de 4 a 20 mA) entre os sensores da estación meteorolóxica e o armario de distribución están encamiñadas desde LPZ 0B a LPZ 2 e pódense protexer mediante FLD2-24. Estes descargadores combinados que aforran espazo protexen dúas ou catro liñas individuais con potencial de referencia común, así como interfaces desequilibradas e están dispoñibles con conexión a terra directa ou indirecta. Dous bornes de resorte flexibles para o contacto permanente de blindaxe de baixa impedancia co lado protexido e non protexido do descargador utilízanse para a toma de terra do blindaxe.

Probas de laboratorio segundo IEC 61400-24

IEC 61400-24 describe dous métodos básicos para realizar probas de inmunidade a nivel do sistema para aeroxeradores:

• Durante as probas de corrente de impulso en condicións de funcionamento, inxéctanse correntes de impulso ou correntes de raios parciais nas liñas individuais dun sistema de control mentres a tensión de alimentación está presente. Ao facelo, o equipo a protexer, incluídos todos os SPD, sométese a unha proba de corrente de impulso.
• O segundo método de proba simula os efectos electromagnéticos dos impulsos electromagnéticos lóstregos (LEMPs). A corrente total de raios inxéctase na estrutura que descarga a corrente de raios e o comportamento do sistema eléctrico analízase mediante a simulación do cableado en condicións de funcionamento o máis realistas posibles. A inclinación da corrente lóstrego é un parámetro de proba decisivo.