पवन टरबाइन प्रणाली के लिए बिजली और वृद्धि संरक्षण

ग्लोबल वार्मिंग की बढ़ती जागरूकता और हमारे जीवाश्म आधारित ईंधन की सीमाओं के साथ, ऊर्जा के बेहतर नवीकरणीय स्रोत को खोजने की आवश्यकता स्पष्ट होती जा रही है। पवन ऊर्जा का उपयोग तेजी से बढ़ता उद्योग है। इस तरह की स्थापना आम तौर पर खुले और ऊंचे इलाकों पर होती है और बिजली के निर्वहन के लिए इस तरह के आकर्षक कैप्चर पॉइंट होते हैं। यदि विश्वसनीय आपूर्ति को बनाए रखना है तो यह महत्वपूर्ण है कि अधिक वोल्टेज के नुकसान को कम किया जाए। एलएसपी प्रत्यक्ष और आंशिक दोनों बिजली की धाराओं के अनुकूल सर्ज सुरक्षा उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है।

पवन टरबाइन प्रणाली के लिए बिजली और वृद्धि संरक्षण

एलएसपी पवन टरबाइन अनुप्रयोगों के लिए सर्ज प्रोटेक्शन उत्पादों की एक पूरी सुविधा उपलब्ध है। एलएसपी से विभिन्न डीआईएन रेल माउंटेड संरक्षण उत्पादों और वृद्धि और बिजली की निगरानी की पेशकश। जैसा कि हम इतिहास में एक समय दर्ज करते हैं जब हरित ऊर्जा और प्रौद्योगिकी की ओर धक्का लगातार अधिक पवन खेतों का निर्माण कर रहा है, और वर्तमान पवन खेतों का विस्तार किया जा रहा है, दोनों टरबाइन निर्माताओं और पवन फार्म मालिकों / ऑपरेटरों से जुड़ी लागतों के बारे में तेजी से पता चल रहा है बिजली गिरना। मौद्रिक क्षति जो ऑपरेटर को तब होती है जब बिजली गिरने का एक उदाहरण होता है, दो रूपों में आता है, भौतिक क्षति के कारण मशीनरी के प्रतिस्थापन से जुड़ी लागत और प्रणाली के ऑफ़लाइन होने और उत्पादन न करने से जुड़ी लागत। टर्बाइन विद्युत प्रणाली परिदृश्य की निरंतर चुनौतियों का सामना करती है जो उन्हें घेर लेती है, हवा के टर्बाइनों के साथ आमतौर पर एक स्थापना में सबसे ऊंची संरचनाएं होती हैं। कठोर मौसम के कारण, वे अपने पूरे जीवनकाल में कई बार बिजली की चपेट में आने से टरबाइन की अपेक्षाओं के साथ सामने आएंगे, उपकरण प्रतिस्थापन और मरम्मत की लागत को किसी भी पवन खेत ऑपरेटर की व्यावसायिक योजना में शामिल किया जाना चाहिए। प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बिजली की हड़ताल की क्षति तीव्र विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों द्वारा बनाई गई है जो क्षणिक अतिवृष्टि का निर्माण करती है। इन ओवरवॉल्टेज को फिर टरबाइन के भीतर ही संवेदनशील उपकरणों तक सीधे विद्युत प्रणाली से गुजारा जाता है। वृद्धि सर्किट और कम्प्यूटरीकृत उपकरण को तत्काल और अव्यक्त क्षति दोनों पैदा करने वाली प्रणाली के माध्यम से प्रचारित करती है। जनरेटर, ट्रांसफार्मर, और बिजली कन्वर्टर्स के साथ-साथ इलेक्ट्रॉनिक्स, संचार और SCADA सिस्टम को नियंत्रित करने वाले घटक संभावित रूप से प्रकाश को बदलने से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं। प्रत्यक्ष और तत्काल क्षति स्पष्ट हो सकती है, लेकिन कई हमलों के परिणामस्वरूप होने वाली अव्यक्त क्षति या वृद्धि के लिए बार-बार संपर्क एक महत्वपूर्ण पवन टरबाइन के भीतर प्रमुख बिजली घटकों को हो सकता है, कई बार यह क्षति निर्माता की वारंटी द्वारा कवर नहीं की जाती है, और इस तरह से नुकसान मरम्मत और प्रतिस्थापन के लिए लागत ऑपरेटरों पर पड़ती है।

ऑफलाइन लागत एक अन्य प्रमुख कारक है जिसे पवन खेत से जुड़े किसी भी व्यवसाय योजना में शामिल किया जाना चाहिए। ये लागत तब आती है जब एक टरबाइन को निष्क्रिय कर दिया जाता है और उस पर सेवा दल द्वारा काम किया जाना चाहिए, या ऐसे घटकों को प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए जिसमें खरीद, परिवहन और स्थापना लागत दोनों शामिल हैं। एकल बिजली की हड़ताल के कारण खो जाने वाला राजस्व महत्वपूर्ण हो सकता है, और समय के साथ उत्पन्न अव्यक्त क्षति उस कुल में जुड़ जाती है। एलएसपी के पवन टरबाइन संरक्षण उत्पाद हड़ताल के कई उदाहरणों के बाद भी विफलता के बिना कई बिजली की वृद्धि का सामना करने में सक्षम होने से संबंधित लागत को काफी कम कर देता है।

पवन ट्रबाइन के लिए वृद्धि सुरक्षा प्रणालियों के लिए मामला

जीवाश्म ईंधन पर बढ़ती निर्भरता के साथ संयुक्त रूप से जलवायु परिस्थितियों में लगातार बदलाव ने दुनिया भर में टिकाऊ, नवीकरणीय ऊर्जा संसाधनों में एक बड़ी रुचि प्रदान की है। हरित ऊर्जा में सबसे आशाजनक प्रौद्योगिकियों में से एक पवन ऊर्जा है, जो उच्च स्टार्टअप लागतों को छोड़कर दुनिया भर में कई देशों की पसंद होगी। उदाहरण के लिए, पुर्तगाल में, 2006 से 2010 तक पवन ऊर्जा उत्पादन लक्ष्य को पवन ऊर्जा के कुल ऊर्जा उत्पादन में 25% तक बढ़ाना था, एक लक्ष्य जो बाद के वर्षों में हासिल किया गया था और यहां तक ​​कि इसे पार कर गया था। हालांकि, पवन और सौर ऊर्जा उत्पादन को बढ़ावा देने वाले आक्रामक सरकारी कार्यक्रमों ने पवन उद्योग का पर्याप्त विस्तार किया है, इसके साथ ही पवन टरबाइनों की संख्या में वृद्धि से बिजली गिरने से टरबाइनों की संभावना में वृद्धि होती है। पवन टरबाइनों पर सीधा प्रहार एक गंभीर समस्या के रूप में पहचाना जाने लगा है, और ऐसे अद्वितीय मुद्दे हैं जो अन्य उद्योगों की तुलना में पवन ऊर्जा में बिजली संरक्षण को अधिक चुनौतीपूर्ण बनाते हैं।

पवन टरबाइनों का निर्माण अद्वितीय है, और बिजली के हमलों से नुकसान के लिए ये ऊंची धातु संरचनाएं बहुत संवेदनशील हैं। पारंपरिक सर्ज संरक्षण तकनीकों का उपयोग करके उन्हें संरक्षित करना भी मुश्किल है जो मुख्य रूप से एकल उछाल के बाद खुद को बलिदान करते हैं। पवन टरबाइन ऊंचाई में 150 मीटर से अधिक बढ़ सकते हैं, और आमतौर पर दूरदराज के क्षेत्रों में उच्च भूमि पर स्थित होते हैं जो तत्वों के संपर्क में होते हैं, जिसमें बिजली के हमले शामिल हैं। एक पवन टरबाइन के सबसे उजागर घटक ब्लेड और नैकेल हैं, और ये आम तौर पर मिश्रित सामग्री से बने होते हैं जो प्रत्यक्ष बिजली हड़ताल को बनाए रखने में असमर्थ हैं। एक सामान्य प्रत्यक्ष प्रहार आम तौर पर ब्लेड से होता है, एक ऐसी स्थिति का निर्माण करता है जहां वृद्धि पवनचक्की के भीतर टरबाइन घटकों के माध्यम से और संभावित रूप से खेत के सभी विद्युत-जुड़े क्षेत्रों में यात्रा करती है। आमतौर पर पवन खेतों के लिए उपयोग किए जाने वाले क्षेत्र खराब अर्थिंग की स्थिति पेश करते हैं, और आधुनिक पवन फार्म में प्रसंस्करण इलेक्ट्रॉनिक्स होते हैं जो अविश्वसनीय रूप से संवेदनशील होते हैं। ये सभी मुद्दे बिजली से संबंधित क्षति से पवन टरबाइनों की सुरक्षा को सबसे चुनौतीपूर्ण बनाते हैं।

पवन टरबाइन संरचना के भीतर, इलेक्ट्रॉनिक्स और बीयरिंग बिजली की क्षति के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। इन घटकों को प्रतिस्थापित करने में कठिनाइयों के कारण पवन टरबाइन से जुड़े रखरखाव की लागत अधिक है। आवश्यक घटक प्रतिस्थापन के लिए सांख्यिकीय औसत में सुधार लाने वाली प्रौद्योगिकियां लाना अधिकांश बोर्ड कमरों और पवन उत्पादन से जुड़ी सरकारी एजेंसियों के भीतर बहुत चर्चा का स्रोत है। वृद्धि संरक्षण उत्पाद लाइन की मजबूत प्रकृति वृद्धि संरक्षण प्रौद्योगिकियों के बीच अद्वितीय है क्योंकि यह सक्रिय होने पर भी उपकरणों की रक्षा करना जारी रखता है, और बिजली की वृद्धि के बाद प्रतिस्थापन या रीसेट की कोई आवश्यकता नहीं है। यह पवन ऊर्जा जनरेटर को लंबे समय तक ऑनलाइन रहने की अनुमति देता है। ऑफ़लाइन स्थितियों और समय के सांख्यिकीय औसत में कोई सुधार जो रखरखाव के लिए टर्बाइन नीचे हैं, अंततः उपभोक्ता को और अधिक लागत लाएगा।

कम वोल्टेज और नियंत्रण सर्किटों को नुकसान को रोकना महत्वपूर्ण है, क्योंकि अध्ययनों से पता चला है कि इन प्रकार के घटकों के टूटने से 50% से अधिक पवन टरबाइन विफलताएं होती हैं। प्रत्यक्ष और प्रेरित बिजली के हमलों और बैकफ्लो सर्जेस के लिए जिम्मेदार उपकरणों के टूटे हुए टुकड़े जो बिजली गिरने के तुरंत बाद प्रचारित होते हैं, आम हैं। ग्राउंडिंग प्रतिरोध को कम करने के लिए कम वोल्टेज पक्ष के साथ सिस्टम के पावर ग्रिड साइड में स्थापित लाइटनिंग अरेस्टर को एक साथ एक विंड टरबाइन के लिए एक स्ट्राइक का सामना करने की पूरी श्रृंखला की क्षमता में वृद्धि करने के लिए एक साथ रखा गया है।

पवन टरबाइन के लिए बिजली और वृद्धि संरक्षण

यह लेख बिजली और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और एक पवन टरबाइन में सिस्टम के लिए बिजली और वृद्धि संरक्षण उपायों के कार्यान्वयन का वर्णन करता है।

पवन टरबाइन अपनी विशाल उजागर सतह और ऊंचाई के कारण प्रत्यक्ष बिजली के हमलों के प्रभावों के लिए अत्यधिक असुरक्षित हैं। चूँकि एक हवा के टरबाइन से बिजली गिरने का खतरा इसकी ऊंचाई के साथ चतुष्कोणीय रूप से बढ़ जाता है, इसलिए यह अनुमान लगाया जा सकता है कि बहु-मेगावाट पवन टरबाइन हर बारह महीने में लगभग सीधी बिजली की मार से टकराती है।

फ़ीड-इन मुआवजे को कुछ वर्षों के भीतर उच्च निवेश लागतों को परिशोधन करना होगा, जिसका अर्थ है कि बिजली गिरने और क्षति के परिणामस्वरूप डाउनटाइम और संबंधित री-जोड़ी लागतों से बचा जाना चाहिए। यही कारण है कि व्यापक बिजली और वृद्धि सुरक्षा उपाय आवश्यक हैं।

पवन टरबाइनों के लिए एक बिजली संरक्षण प्रणाली की योजना बनाते समय, न केवल क्लाउड-टू-अर्थ फ्लैश, बल्कि पृथ्वी-टू-क्लाउड फ्लैश, तथाकथित ऊपर के नेता, उजागर स्थानों में 60 मीटर से अधिक की ऊंचाई वाली वस्तुओं के लिए विचार किया जाना चाहिए। । इन ऊपरी नेताओं के उच्च विद्युत प्रभार को विशेष रूप से रोटर ब्लेड की सुरक्षा और उपयुक्त बिजली के मौजूदा गिरफ्तारियों का चयन करने के लिए ध्यान में रखा जाना चाहिए।

पवन टरबाइन प्रणाली के लिए मानकीकरण-बिजली और वृद्धि संरक्षण
संरक्षण की अवधारणा अंतरराष्ट्रीय मानकों IEC 61400-24, IEC 62305 मानक श्रृंखला और जर्मनिसर लॉयड वर्गीकरण समाज के दिशानिर्देशों पर आधारित होनी चाहिए।

संरक्षण के उपाय
IEC 61400-24, बिजली संरक्षण स्तर (LPL) I के अनुसार एक पवन टरबाइन के बिजली संरक्षण प्रणाली के सभी उप-घटकों के चयन की सिफारिश करता है, जब तक कि जोखिम विश्लेषण यह प्रदर्शित नहीं करता है कि एक कम LPL पर्याप्त है। एक जोखिम विश्लेषण से यह भी पता चल सकता है कि विभिन्न उप-घटकों में अलग-अलग एलपीएल हैं। IEC 61400-24 की अनुशंसा है कि बिजली संरक्षण प्रणाली एक व्यापक बिजली संरक्षण अवधारणा पर आधारित है।

विंड टरबाइन सिस्टम के लिए लाइटनिंग और सर्ज प्रोटेक्शन में बिजली और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की सुरक्षा के लिए एक बाहरी लाइटनिंग प्रोटेक्शन सिस्टम (LPS) और सर्ज प्रोटेक्शन के उपाय (SPM) होते हैं। सुरक्षा उपायों की योजना बनाने के लिए, हवा के टरबाइन को बिजली संरक्षण क्षेत्रों (एलपीजेड) में विभाजित करना उचित है।

विंड टर्बाइन सिस्टम के लिए लाइटनिंग और सर्ज प्रोटेक्शन दो उप-प्रणालियों की सुरक्षा करता है जो केवल विंड टर्बाइनों में पाई जा सकती हैं, जिनका नाम रोटर ब्लेड्स और मैकेनिकल पावर ट्रेन है।

आईईसी 61400-24 में विस्तार से वर्णन किया गया है कि पवन टरबाइन के इन विशेष भागों की सुरक्षा कैसे करें और बिजली संरक्षण उपायों की प्रभावशीलता कैसे साबित करें।

इस मानक के अनुसार, सामान्य निर्वहन में, संभवतया पहले स्ट्रोक और लंबे स्ट्रोक के साथ संबंधित प्रणालियों की बिजली की वर्तमान झेलने की क्षमता को सत्यापित करने के लिए उच्च-वोल्टेज परीक्षणों को करना उचित है।

रोटर ब्लेड्स और रोटेटेड माउंटेड पार्ट्स / बियरिंग्स की सुरक्षा के संबंध में जटिल समस्याओं की विस्तार से जांच की जानी चाहिए और कंपोनेंट निर्माता और प्रकार पर निर्भर होना चाहिए। IEC 61400-24 मानक इस संबंध में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करता है।

बिजली संरक्षण क्षेत्र की अवधारणा
बिजली संरक्षण क्षेत्र अवधारणा एक वस्तु में परिभाषित EMC वातावरण बनाने के लिए एक संरचित उपाय है। परिभाषित ईएमसी पर्यावरण का उपयोग बिजली के उपकरणों की प्रतिरक्षा द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है। बिजली संरक्षण क्षेत्र की अवधारणा को परिभाषित मूल्यों के लिए सीमाओं पर आयोजित और विकिरणित हस्तक्षेप के लिए अनुमति देता है। इस कारण से, संरक्षित की जाने वाली वस्तु को सुरक्षा क्षेत्रों में विभाजित किया गया है।

रोलिंग क्षेत्र विधि का उपयोग एलपीजेड 0 ए को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, अर्थात् पवन टरबाइन के कुछ हिस्सों को प्रत्यक्ष बिजली हमलों के अधीन किया जा सकता है, और एलपीजेड 0 बी, अर्थात् एक पवन टरबाइन के हिस्से जो बाहरी हवा द्वारा प्रत्यक्ष बिजली के हमलों से सुरक्षित होते हैं- समाप्ति प्रणाली या वायु-समाप्ति प्रणाली एक पवन टरबाइन के भागों में एकीकृत होती है (रोटर ब्लेड में, उदाहरण के लिए)।

आईईसी 61400-24 के अनुसार, रोलिंग ब्लेड विधि का उपयोग रोटर ब्लेड के लिए स्वयं नहीं किया जाना चाहिए। इस कारण से, एयर-टर्मिनेशन सिस्टम के डिजाइन का परीक्षण IEC 8.2.3-61400 मानक के अध्याय 24 के अनुसार किया जाना चाहिए।

अंजीर। 1 रोलिंग क्षेत्र विधि का एक विशिष्ट अनुप्रयोग दिखाता है, जबकि अंजीर। 2 एक बिजली टरबाइन के संभावित विभाजन को अलग-अलग बिजली संरक्षण क्षेत्रों में दिखाता है। बिजली संरक्षण क्षेत्रों में विभाजन पवन टरबाइन के डिजाइन पर निर्भर करता है। इसलिए, पवन टरबाइन की संरचना का अवलोकन किया जाना चाहिए।

हालांकि, यह निर्णायक है कि एलपीजेड 0 ए में पवन टरबाइन के बाहर से इंजेक्ट किए गए बिजली के मापदंडों को उपयुक्त परिरक्षण के उपायों से कम किया जाता है और सभी ज़ोन सीमाओं पर सुरक्षात्मक उपकरणों को बढ़ाया जाता है ताकि पवन टरबाइन के अंदर विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और प्रणालियों को संचालित किया जा सके। सुरक्षित रूप से।

परिरक्षण के उपाय
आवरण को एक अछूता धातु ढाल के रूप में डिज़ाइन किया जाना चाहिए। इसका मतलब है कि एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के साथ एक मात्रा जो हवा टरबाइन के बाहर के क्षेत्र की तुलना में काफी कम है, आवरण में हासिल की जाती है।

आईईसी 61400-24 के अनुसार, एक ट्यूबलर स्टील टॉवर, जो मुख्य रूप से बड़े पवन टरबाइन के लिए उपयोग किया जाता है, को लगभग पूर्ण फैराडे पिंजरे के रूप में माना जा सकता है, जो विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण के लिए सबसे उपयुक्त है। आवरण या "नैकेले" में स्विचगियर और नियंत्रण अलमारियाँ और, यदि कोई हो, तो संचालन भवन में, धातु का भी होना चाहिए। कनेक्टिंग केबल्स में बिजली की धाराओं को ले जाने में सक्षम बाहरी ढाल की सुविधा होनी चाहिए।

शील्ड केबल केवल EMC के हस्तक्षेप के लिए प्रतिरोधी हैं यदि ढाल दोनों छोरों पर उपस्कर संबंध से जुड़ी हैं। विंड टरबाइन पर EMC- असंगत लंबे कनेक्टिंग केबल स्थापित किए बिना शील्ड को पूरी तरह से (360 °) संपर्क टर्मिनलों के माध्यम से संपर्क किया जाना चाहिए।

IEC 4-62305 की धारा 4 के अनुसार चुंबकीय परिरक्षण और केबल मार्ग का प्रदर्शन किया जाना चाहिए। इस कारण से, आईईसी / टीआर 61000-5-2 के अनुसार ईएमसी-संगत स्थापना अभ्यास के लिए सामान्य दिशानिर्देशों का उपयोग किया जाना चाहिए।

उदाहरण के लिए परिरक्षण के उपायों में शामिल हैं:

• जीआरपी-लेपित नैकलेस पर एक धातु ब्रैड की स्थापना।
• धातु की मीनार।
• धातु स्विचगियर अलमारियाँ।
• धातु नियंत्रण अलमारियाँ।
• बिजली के प्रवाह को जोड़ने वाले परिरक्षित केबल (धातु केबल डक्ट, परिरक्षित पाइप या जैसे)।
• केबल परिरक्षण।

बाहरी बिजली संरक्षण के उपाय
बाहरी LPS का कार्य पवन टरबाइन के टॉवर में बिजली के हमलों सहित प्रत्यक्ष बिजली हमलों को रोकना और हड़ताल के बिंदु से बिजली के प्रवाह को जमीन पर गिराना है। यह थर्मल या मैकेनिकल क्षति या खतरनाक स्पार्किंग के बिना जमीन में बिजली के प्रवाह को वितरित करने के लिए भी उपयोग किया जाता है जो आग या विस्फोट और खतरे वाले लोगों का कारण हो सकता है।

पवन टरबाइन के लिए हड़ताल के संभावित बिंदु (रोटर ब्लेड को छोड़कर) अंजीर में दिखाए गए रोलिंग क्षेत्र के माध्यम से निर्धारित किए जा सकते हैं। पवन टरबाइन के लिए, कक्षा LPS I का उपयोग करना उचित है। इसलिए, रोलिंग क्षेत्र के साथ। स्ट्राइक के बिंदुओं को निर्धारित करने के लिए त्रिज्या r = 1 मीटर को पवन टरबाइन पर लुढ़काया जाता है। वायु-समाप्ति प्रणाली की आवश्यकता होती है, जहाँ गोला पवन टरबाइन से संपर्क करता है।

नैकेल / आवरण निर्माण को बिजली संरक्षण प्रणाली में एकीकृत किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि नैकेल में बिजली के प्रहार इस लोड के लिए तैयार किए गए प्राकृतिक धातु के हिस्सों या हिट को रोकने में सक्षम हों। जीआरपी कोटिंग के साथ नैकलेस को एक एयर-टर्मिनेशन सिस्टम और डाउन कंडक्टर के साथ फिट किया जाना चाहिए, जो नैकेले के चारों ओर एक पिंजरे का निर्माण करता है।

इस पिंजरे में नंगे कंडक्टरों सहित वायु-समाप्ति प्रणाली बिजली के संरक्षण के अनुसार बिजली के हमलों को समझने में सक्षम होनी चाहिए। फैराडे पिंजरे में आगे के कंडक्टरों को इस तरह से डिजाइन किया जाना चाहिए कि वे बिजली के करंट के हिस्से को झेलें, जिसके लिए उन्हें अधीन किया जाए। आईईसी 61400-24 के अनुपालन में, नैकेल के बाहर लगे माप उपकरणों की सुरक्षा के लिए एयर-टर्मिनेशन सिस्टम को आईईसी 62305-3 की सामान्य आवश्यकताओं के अनुपालन में डिज़ाइन किया जाना चाहिए और डाउन कंडक्टर ऊपर वर्णित पिंजरे से जुड़ा होना चाहिए।

प्रवाहकीय सामग्रियों से बने "प्राकृतिक घटक" जो एक पवन टरबाइन पर / में स्थायी रूप से स्थापित होते हैं और अपरिवर्तित रहते हैं (जैसे रोटर ब्लेड्स, बियरिंग्स, मेनफ्रेम, हाइब्रिड टॉवर, आदि की लाइटनिंग सुरक्षा प्रणाली) को LPS में एकीकृत किया जा सकता है। यदि पवन टरबाइन एक धातु निर्माण के हैं, तो यह माना जा सकता है कि वे IEC 62305 के अनुसार LPS I की बाहरी बिजली संरक्षण प्रणाली की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

इसके लिए यह आवश्यक है कि रोटर ब्लेड्स के LPS द्वारा बिजली की हड़ताल को सुरक्षित रूप से रोक दिया जाए, ताकि इसे बेयरिंग, मेनफ्रेम, टॉवर और / या बाईपास सिस्टम (जैसे ओपन स्पार्क गैप्स) जैसे प्राकृतिक घटकों के माध्यम से पृथ्वी-समाप्ति प्रणाली से छुट्टी मिल सके। कार्बन कूचियां)।

एयर-टर्मिनेशन सिस्टम / डाउन कंडक्टर
जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, रोटर ब्लेड; nacelle सहित सुपरस्ट्रक्चर; रोटर हब और पवन टरबाइन के टॉवर बिजली की चपेट में आ सकते हैं।
यदि वे 200 kA के अधिकतम बिजली के आवेग को सुरक्षित रूप से रोक सकते हैं और इसे पृथ्वी-समाप्ति प्रणाली में डिस्चार्ज कर सकते हैं, तो उन्हें पवन टरबाइन के बाहरी बिजली संरक्षण प्रणाली के वायु-समापन प्रणाली के "प्राकृतिक घटकों" के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

मेटालिक रिसेप्टर्स, जो बिजली के हमलों के लिए हड़ताल के परिभाषित बिंदुओं का प्रतिनिधित्व करते हैं, अक्सर बिजली गिरने से होने वाले नुकसान के खिलाफ रोटर ब्लेड की सुरक्षा के लिए जीआरपी ब्लेड के साथ स्थापित किए जाते हैं। एक कंडक्टर को रिसेप्टर से ब्लेड रूट पर रूट किया जाता है। बिजली की हड़ताल के मामले में, यह माना जा सकता है कि बिजली की हड़ताल ब्लेड टिप (रिसेप्टर) से टकराती है और फिर ब्लेड के अंदर डाउन कंडक्टर के माध्यम से नैकेल और टॉवर के माध्यम से पृथ्वी-समाप्ति प्रणाली तक पहुंच जाती है।

पृथ्वी-समाप्ति प्रणाली
पवन टरबाइन की पृथ्वी-समाप्ति प्रणाली को व्यक्तिगत सुरक्षा, EMC संरक्षण और बिजली संरक्षण जैसे कई कार्य करने चाहिए।

एक प्रभावी पृथ्वी-समाप्ति प्रणाली (चित्र 3 देखें) बिजली की धाराओं को वितरित करने और पवन टरबाइन को नष्ट होने से बचाने के लिए आवश्यक है। इसके अलावा, पृथ्वी-समाप्ति प्रणाली को बिजली के झटके से मनुष्यों और जानवरों की रक्षा करनी चाहिए। एक बिजली की हड़ताल के मामले में, पृथ्वी-समाप्ति प्रणाली को जमीन पर उच्च बिजली की धाराओं का निर्वहन करना चाहिए और खतरनाक थर्मल और / या इलेक्ट्रोडायनामिक प्रभावों के बिना जमीन में वितरित करना चाहिए।

सामान्य तौर पर, एक पवन टरबाइन के लिए एक पृथ्वी-समाप्ति प्रणाली स्थापित करना महत्वपूर्ण है जो बिजली के हमलों के खिलाफ पवन टरबाइन की रक्षा करने और बिजली आपूर्ति प्रणाली को पृथ्वी के लिए उपयोग किया जाता है।

नोट: विद्युत उच्च वोल्टेज नियम जैसे कि Cenelec HO 637 S1 या लागू राष्ट्रीय मानक निर्दिष्ट करते हैं कि उच्च या मध्यम-वोल्टेज प्रणालियों में शॉर्ट-सर्किट के कारण उच्च स्पर्श और चरण वोल्टेज को रोकने के लिए एक पृथ्वी-समाप्ति प्रणाली कैसे डिज़ाइन की जाए। व्यक्तियों की सुरक्षा के संबंध में, आईईसी 61400-24 मानक आईईसी // टीएस 60479-1 और आईईसी 60479-4 को संदर्भित करता है।

पृथ्वी इलेक्ट्रोड की व्यवस्था

IEC 62305-3 हवा टरबाइन के लिए दो बुनियादी प्रकार के पृथ्वी इलेक्ट्रोड व्यवस्था का वर्णन करता है:

टाइप ए: आईईसी 61400-24 के एनेक्स I के अनुसार, इस व्यवस्था का उपयोग पवन टरबाइन के लिए नहीं किया जाना चाहिए, लेकिन इसका उपयोग एनेक्सिस के लिए किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, माप उपकरण या एक पवन खेत के कार्यालय शेड वाले भवन)। टाइप ए अर्थ इलेक्ट्रोड की व्यवस्था में क्षैतिज या ऊर्ध्वाधर पृथ्वी इलेक्ट्रोड होते हैं जो इमारत पर कम से कम दो कंडक्टरों से जुड़े होते हैं।

टाइप बी: IEC 61400-24 के अनुलग्नक I के अनुसार, इस व्यवस्था का उपयोग पवन टर्बाइन के लिए किया जाना चाहिए। इसमें या तो जमीन में स्थापित एक बाहरी रिंग अर्थ इलेक्ट्रोड या एक नींव पृथ्वी इलेक्ट्रोड होता है। नींव में रिंग अर्थ इलेक्ट्रोड और धातु भागों को टॉवर निर्माण से जोड़ा जाना चाहिए।

टावर फाउंडेशन के सुदृढीकरण को पवन टरबाइन की अर्थिंग अवधारणा में एकीकृत किया जाना चाहिए। टॉवर बेस की पृथ्वी-समाप्ति प्रणाली और ऑपरेशन बिल्डिंग को पृथ्वी के एक जाल वाले नेटवर्क के माध्यम से जोड़ा जाना चाहिए ताकि एक बड़ी अवधि में अधिक से अधिक क्षेत्र में पृथ्वी-समाप्ति प्रणाली प्राप्त हो सके। एक बिजली की हड़ताल के परिणामस्वरूप अत्यधिक चरण वोल्टेज को रोकने के लिए, व्यक्तियों के संरक्षण को सुनिश्चित करने के लिए टॉवर बेस के चारों ओर संभावित नियंत्रण और संक्षारण प्रतिरोधी रिंग अर्थ इलेक्ट्रोड (स्टेनलेस स्टील देखें) स्थापित किए जाने चाहिए (देखें चित्र 3)।

नींव पृथ्वी इलेक्ट्रोड

फाउंडेशन पृथ्वी इलेक्ट्रोड तकनीकी और आर्थिक समझ बनाते हैं और उदाहरण के लिए, बिजली आपूर्ति कंपनियों के जर्मन तकनीकी कनेक्शन की शर्तों (TAB) में आवश्यक हैं। नींव पृथ्वी इलेक्ट्रोड विद्युत स्थापना का हिस्सा हैं और आवश्यक सुरक्षा कार्यों को पूरा करते हैं। इस कारण से, उन्हें विद्युतीय रूप से कुशल व्यक्तियों या विद्युत कुशल व्यक्ति की देखरेख में स्थापित किया जाना चाहिए।

पृथ्वी इलेक्ट्रोड के लिए उपयोग किए जाने वाले धातुओं को आईईसी 7-62305 की तालिका 3 में सूचीबद्ध सामग्रियों का अनुपालन करना चाहिए। जमीन में धातु का संक्षारण व्यवहार हमेशा देखा जाना चाहिए। फाउंडेशन अर्थ इलेक्ट्रोड को जस्ती या गैर-जस्ती स्टील (गोल या स्ट्रिप स्टील) से बना होना चाहिए। गोल स्टील में न्यूनतम व्यास 10 मिमी होना चाहिए। स्ट्रिप स्टील का न्यूनतम आयाम 30 x 3,5 मिमी होना चाहिए। ध्यान दें कि इस सामग्री को कम से कम 5 सेमी कंक्रीट (जंग संरक्षण) के साथ कवर किया जाना चाहिए। नींव पृथ्वी इलेक्ट्रोड को पवन टरबाइन में मुख्य उपसंहारिक संबंध पट्टी के साथ जोड़ा जाना चाहिए। संक्षारण-प्रतिरोधी कनेक्शन स्टेनलेस स्टील से बने टर्मिनल लग्स के निश्चित अर्थिंग पॉइंट के माध्यम से स्थापित किए जाने चाहिए। इसके अलावा, स्टेनलेस स्टील से बने रिंग अर्थ इलेक्ट्रोड को जमीन में स्थापित किया जाना चाहिए।

एलपीजेड 0 ए से एलपीजेड 1 के संक्रमण पर संरक्षण

विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, एलपीजेड की सीमाओं को विकिरणित हस्तक्षेप के खिलाफ परिरक्षित किया जाना चाहिए और आयोजित हस्तक्षेप के खिलाफ संरक्षित किया जाना चाहिए (देखें अंजीर। 2 और 4)। विनाश के बिना उच्च बिजली की धाराओं के निर्वहन में सक्षम बड़े सुरक्षात्मक उपकरणों को एलपीजेड 0 ए 1 से एलपीजेड 10 तक संक्रमण में स्थापित किया जाना चाहिए (इसे "बिजली से लैस संबंध" भी कहा जाता है)। इन सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइसेस को क्लास I लाइटिंग करंट अरेकर्स के रूप में जाना जाता है और 350/0 μs तरंग के आवेग धाराओं के माध्यम से परीक्षण किया जाता है। एलपीजेड 1 बी से एलपीजेड 1 और एलपीजेड 8 के संक्रमण पर और सिस्टम के बाहर प्रेरित वोल्टेज या सिस्टम में उत्पन्न सर्जेस के कारण उच्चतर कम-ऊर्जा आवेग धाराओं के साथ मुकाबला किया जाना चाहिए। इन सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइसेस को क्लास II सर्ज अरेस्टर्स के रूप में संदर्भित किया जाता है और इनका परीक्षण 20/XNUMX μs तरंग के आवेग धाराओं के माध्यम से किया जाता है।

लाइटनिंग प्रोटेक्शन ज़ोन अवधारणा के अनुसार, आने वाली सभी केबलों और लाइनों को एलपीजेड 0 ए 1 से एलपीजेड 0 या एलपीजेड 2 ए XNUMX से एलपीजेड XNUMX तक की सीमा पर वर्तमान मैं बन्धुओं द्वारा बिना किसी अपवाद के बिजली के बन्धनों से लैस किया जाना चाहिए।

एक अन्य स्थानीय लैस बॉन्डिंग, जिसमें इस सीमा में प्रवेश करने वाली सभी केबलों और लाइनों को एकीकृत किया जाना चाहिए, संरक्षित किए जाने वाले वॉल्यूम के भीतर हर आगे की ज़ोन सीमा के लिए स्थापित किया जाना चाहिए।

टाइप 2 सर्ज अरेस्टर्स को एलपीजेड 0 बी से एलपीजेड 1 और एलपीजेड 1 से एलपीजेड 2 तक के संक्रमण पर स्थापित किया जाना चाहिए, जबकि क्लास III सर्ज अरेस्टर्स को एलपीजेड 2 से एलपीजेड 3 के संक्रमण में स्थापित किया जाना चाहिए। क्लास II और क्लास III का फंक्शन सर्ज अरेस्टर्स को अपस्ट्रीम प्रोटेक्शन स्टेज्स के अवशिष्ट हस्तक्षेप को कम करना और पवन टरबाइन के भीतर प्रेरित या उत्पन्न सर्जेस को सीमित करना है।

वोल्टेज सुरक्षा स्तर (अप) और उपकरण प्रतिरक्षा के आधार पर एसपीडी का चयन करना

एलपीजेड में अप का वर्णन करने के लिए, एलपीजेड के भीतर उपकरणों की प्रतिरक्षा स्तर को परिभाषित किया जाना चाहिए, उदाहरण के लिए IEC 61000-4-5 और IEC 60664-1 के अनुसार उपकरणों की विद्युत लाइनों और कनेक्शन; IEC 61000-4-5, ITU-T K.20 और ITU-T K.21 के अनुसार दूरसंचार लाइनों और उपकरणों के कनेक्शन के लिए, और निर्माता के निर्देशों के अनुसार अन्य लाइनों और उपकरणों के कनेक्शन के लिए।

इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक घटकों के निर्माता ईएमसी मानकों के अनुसार प्रतिरक्षा स्तर पर आवश्यक जानकारी प्रदान करने में सक्षम होना चाहिए। अन्यथा, पवन टरबाइन निर्माता को प्रतिरक्षा स्तर निर्धारित करने के लिए परीक्षण करना चाहिए। एलपीजेड में घटकों के परिभाषित प्रतिरक्षा स्तर सीधे एलपीजेड सीमाओं के लिए आवश्यक वोल्टेज संरक्षण स्तर को परिभाषित करता है। एक प्रणाली की प्रतिरक्षा साबित होनी चाहिए, जहां लागू हो, सभी एसपीडी स्थापित होने और संरक्षित होने वाले उपकरण के साथ।

बिजली आपूर्ति सुरक्षा

पवन टरबाइन का ट्रांसफार्मर विभिन्न स्थानों पर स्थापित किया जा सकता है (एक अलग वितरण स्टेशन में, टॉवर बेस में, टॉवर में, नेकेले में)। उदाहरण के लिए, बड़े पवन टर्बाइनों के मामले में, टॉवर बेस में बिना तार वाली 20 केवी केबल को वैक्यूम सर्किट ब्रेकर, यंत्रवत् रूप से बंद चयनकर्ता स्विच डिस्कनेक्टर, आउटगोइंग इयररिंग स्विच और सुरक्षात्मक रिले से युक्त मध्यम-वोल्टेज स्विचगियर प्रतिष्ठानों में भेजा जाता है।

एमवी केबल्स को एमवी स्विचगियर इंस्टॉलेशन से हवा टरबाइन के टॉवर में नैकेल में स्थित ट्रांसफार्मर में भेजा जाता है। ट्रांसफार्मर टॉवर बेस में नियंत्रण कैबिनेट, nacelle में स्विचगियर कैबिनेट और हब में पिच सिस्टम को TN-C सिस्टम (L1; L2; L3; PEN कंडक्टर; 3PhY; 3 W + G) के माध्यम से फीड करता है। नैकेले में स्विचगियर कैबिनेट 230/400 वी के एसी वोल्टेज के साथ विद्युत उपकरण की आपूर्ति करता है।

आईईसी 60364-4-44 के अनुसार, पवन टरबाइन में स्थापित सभी विद्युत उपकरण में पवन टरबाइन के नाममात्र वोल्टेज के अनुसार एक विशिष्ट रेटेड आवेग वोल्टेज का सामना करना पड़ता है। इसका अर्थ है कि स्थापित किए जाने वाले सर्ज अरेस्टरों में सिस्टम के नाममात्र वोल्टेज के आधार पर कम से कम निर्दिष्ट वोल्टेज सुरक्षा स्तर होना चाहिए। 400/690 V पावर सप्लाई सिस्टम की सुरक्षा के लिए इस्तेमाल किए गए सर्ज अरेस्टर्स के पास न्यूनतम वोल्टेज प्रोटेक्शन लेवल ≤2,5 kV होना चाहिए, जबकि 230/400 V पावर सप्लाई सिस्टम की सुरक्षा के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला सर्ज अरेस्टर में वोल्टेज प्रोटेक्शन लेवल ≤1,5 ​​होना चाहिए केवी संवेदनशील विद्युत / इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए। इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए, 400/690 V पावर सप्लाई सिस्टम के लिए सुरक्षात्मक उपकरणों को बढ़ाना जो विनाश के बिना 10/350 μs तरंग के बिजली के प्रवाह को संचालित करने में सक्षम हैं और एक वोल्टेज सुरक्षा स्तर सुनिश्चित करते हैं ≤2,5 केवी को स्थापित किया जाना चाहिए।

230/400 वी बिजली आपूर्ति प्रणाली

टॉवर बेस में नियंत्रण कैबिनेट की वोल्टेज आपूर्ति, नेकेले में स्विचगियर कैबिनेट और हब में पिच प्रणाली 230/400 वी टीएन-सी प्रणाली (3PhY, 3W + G) के माध्यम से कक्षा II द्वारा संरक्षित की जानी चाहिए। सर्ज अरेस्टर्स जैसे SLP40-275 / 3S।

विमान चेतावनी प्रकाश की सुरक्षा

एलपीजेड 0 बी में सेंसर मास्ट पर विमान चेतावनी प्रकाश को संबंधित क्षेत्र के संक्रमण (एलपीजेड 0 बी → 1, एलपीजेड 1 → 2) (तालिका 1) में द्वितीय श्रेणी के वृद्धि बन्दी के माध्यम से संरक्षित किया जाना चाहिए।

400/690 वी पावर सप्लाई सिस्टम 400/690 वी पावर सप्लाई सिस्टम जैसे कि SLP40-750 / 3S, के लिए उच्च फॉलो करेंट लिमिटेशन वाले को-ऑर्डिनेटेड सिंगल-पोल लाइटनिंग करंट अरेस्टर्स को 400/690 V ट्रांसफॉर्मर की सुरक्षा के लिए स्टाल किया जाना चाहिए। , इनवर्टर, साधन फिल्टर और माप उपकरण।

जनरेटर लाइनों की सुरक्षा

उच्च वोल्टेज सहिष्णुता को ध्यान में रखते हुए, जनरेटर के रोटर वाइंडिंग और इन्वर्टर की आपूर्ति लाइन की सुरक्षा के लिए 1000 V तक नाममात्र वोल्टेज के लिए द्वितीय श्रेणी के सर्जक को स्थापित किया जाना चाहिए। रेटेड पावर फ्रीक्वेंसी के साथ एक अतिरिक्त स्पार्क-गैप-आधारित बन्दी वोल्टेज UN / AC = 2,2 kV (50 हर्ट्ज) का सामना संभावित अलगाव के लिए किया जाता है और वोल्टेज में उतार-चढ़ाव के कारण समय से पहले वेरिएस्टर-आधारित गिरफ्तारियों को रोकने के लिए उपयोग किया जाता है जो हो सकता है इन्वर्टर के संचालन के दौरान। 690 V सिस्टम के लिए वर्जन की बढ़ी हुई वोल्टेज के साथ एक मॉड्यूलर तीन-पोल क्लास II सर्ज अरेस्टर जनरेटर के स्टेटर के प्रत्येक तरफ स्थापित किया गया है।

मॉड्यूलर तीन-पोल क्लास II प्रकार के सर्ज अरेस्टर्स ऑफ टाइप SLP40-750 / 3S को विशेष रूप से विंड टर्बाइन के लिए डिज़ाइन किया गया है। उनके पास 750 वी एसी के वेरिएस्टर उमोव का रेटेड वोल्टेज है, जो वोल्टेज के उतार-चढ़ाव पर विचार करता है जो ऑपरेशन के दौरान हो सकता है।

आईटी सिस्टम के लिए सर्ज अरेस्टर्स

बिजली के हमलों और अन्य क्षणिक वृद्धि के अप्रत्यक्ष और प्रत्यक्ष प्रभावों के खिलाफ दूरसंचार और सिग्नलिंग नेटवर्क में इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की सुरक्षा के लिए सर्ज अरेस्टर्स को आईईसी 61643-21 में वर्णित किया गया है और बिजली संरक्षण क्षेत्र की अवधारणा के अनुरूप ज़ोन की सीमाओं पर स्थापित किया गया है।

मल्टी-स्टेज गिरफ्तारियों को अंधा धब्बे के बिना डिज़ाइन किया जाना चाहिए। यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि विभिन्न सुरक्षा चरणों को एक-दूसरे के साथ समन्वित किया जाता है, अन्यथा सभी सुरक्षा चरणों को सक्रिय नहीं किया जाएगा, जिससे वृद्धि सुरक्षात्मक उपकरण में दोष हो सकता है।

अधिकांश मामलों में, ग्लास फाइबर केबल्स का उपयोग आईटी लाइनों को एक विंड टरबाइन में रूट करने के लिए और नियंत्रण कक्ष को टॉवर बेस से नैकेले से जोड़ने के लिए किया जाता है। एक्ट्यूएटर्स और सेंसर और नियंत्रण अलमारियाँ के बीच केबल को परिरक्षित तांबे के केबलों द्वारा कार्यान्वित किया जाता है। चूंकि एक विद्युत चुम्बकीय वातावरण द्वारा हस्तक्षेप को बाहर रखा गया है, ग्लास फाइबर केबल को सर्ज अरेस्टर्स द्वारा संरक्षित नहीं किया जाना है, जब तक कि ग्लास फाइबर केबल में एक धातु म्यान नहीं होता है, जिसे सीधे ट्रांसपोटेंशियल बॉन्डिंग या सर्जिकल सुरक्षात्मक उपकरणों के माध्यम से एकीकृत किया जाना चाहिए।

सामान्य तौर पर, नियंत्रण अलमारियाँ के साथ एक्चुएटर्स और सेंसर को जोड़ने वाली निम्न परिरक्षित सिग्नल लाइनें सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइसेस द्वारा संरक्षित होनी चाहिए:

• सेंसर मास्ट पर मौसम स्टेशन की सिग्नल लाइनें।
• सिग्नल लाइनें नैकेल और हब में पिच प्रणाली के बीच रूट की गईं।
• पिच प्रणाली के लिए सिग्नल लाइनें।

मौसम स्टेशन की सिग्नल लाइनें

मौसम स्टेशन और स्विचगियर कैबिनेट के सेंसर के बीच सिग्नल लाइनों (4 - 20 एमएए इंटरफेस) को एलपीजेड 0 बी से एलपीजेड 2 में रूट किया जाता है और इसे FLD2-24 के माध्यम से संरक्षित किया जा सकता है। ये अंतरिक्ष-बचत करने वाले संयुक्त गिरफ्तारकर्ता सामान्य संदर्भ क्षमता के साथ-साथ असंतुलित इंटरफेस के साथ दो या चार एकल लाइनों की रक्षा करते हैं और प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष ढाल अर्थिंग के साथ उपलब्ध हैं। स्थायी कम-प्रतिबाधा ढाल के लिए दो लचीले वसंत टर्मिनलों को सुरक्षित और असुरक्षित पक्ष के साथ संपर्क में ढाल के लिए उपयोग किया जाता है।

आईईसी 61400-24 के अनुसार प्रयोगशाला परीक्षण

आईईसी 61400-24 पवन टरबाइन के लिए सिस्टम स्तर की प्रतिरक्षा परीक्षण करने के लिए दो बुनियादी तरीकों का वर्णन करता है:

• ऑपरेटिंग स्थितियों के तहत आवेग वर्तमान परीक्षणों के दौरान, आवेग धाराओं या आंशिक बिजली की धाराओं को नियंत्रण प्रणाली की व्यक्तिगत लाइनों में इंजेक्ट किया जाता है, जबकि आपूर्ति वोल्टेज मौजूद है। ऐसा करने में, सभी एसपीडी सहित संरक्षित किए जाने वाले उपकरण एक आवेग वर्तमान परीक्षण के अधीन हैं।
• दूसरी परीक्षण विधि बिजली के विद्युत चुम्बकीय आवेगों (LEMPs) के विद्युत चुम्बकीय प्रभावों का अनुकरण करती है। पूर्ण बिजली के प्रवाह को संरचना में अंतःक्षिप्त किया जाता है जो बिजली के प्रवाह का निर्वहन करता है और विद्युत प्रणाली के व्यवहार का विश्लेषण वास्तविक रूप में संभव के रूप में परिचालन स्थितियों के तहत केबल बिछाने का अनुकरण करके किया जाता है। बिजली की वर्तमान स्थिरता एक निर्णायक परीक्षण पैरामीटर है।