Apsauga nuo žaibo ir viršįtampių vėjo turbinų sistemai


Apsauga nuo žaibo ir viršįtampių vėjo turbinų sistemai

Didėjant supratimui apie visuotinį atšilimą ir iškastinio kuro ribas, tampa akivaizdus poreikis rasti geresnį atsinaujinantį energijos šaltinį. Vėjo energijos naudojimas yra sparčiai auganti pramonė. Toks įrengimas paprastai yra atvirame ir aukštesniame reljefe, todėl yra patrauklus žaibo iškrovimo taškas. Norint išlaikyti patikimą maitinimą, svarbu sušvelninti viršįtampio žalos šaltinius. LSP siūlo daugybę apsaugos nuo viršįtampių įtaisų, tinkančių tiek tiesioginei, tiek dalinei žaibo srovei.

Apsauga nuo žaibo ir viršįtampių vėjo turbinų sistemai

LSP turi visą komplektą apsaugos nuo viršįtampių produktų, kuriuos galima naudoti vėjo jėgainėse. Siūlau įvairius DIN bėgiuose montuojamus apsaugos produktus, įtampos ir žaibo stebėjimą nuo LSP. Į istoriją įžengus laikui, kai siekiant ekologiškos energijos ir technologijų nuolat kyla daugiau vėjo jėgainių ir plečiami dabartiniai vėjo jėgainių parkai, tiek turbinų gamintojai, tiek vėjo jėgainių savininkai / operatoriai vis labiau supranta išlaidas, susijusias su trenkia žaibas. Piniginė žala, kurią operatoriai patiria, kai įvyksta žaibo smūgis, yra dviejų formų: išlaidos, susijusios su mašinų pakeitimu dėl fizinės žalos, ir išlaidos, susijusios su sistemos veikimu neprisijungus ir negaminant elektros energijos. Turbinų elektrinės sistemos susiduria su nuolatiniais juos supančio kraštovaizdžio iššūkiais, o vėjo turbinos paprastai yra aukščiausios instaliacijos konstrukcijos. Dėl atšiaurių orų, kuriuos jie patirs, kartu su lūkesčiais, kad turbina per visą jos gyvavimo laiką bus trenkta žaibo, įrangos pakeitimo ir remonto išlaidos turi būti įtrauktos į bet kurio vėjo jėgainių operatoriaus verslo planą. Tiesioginę ir netiesioginę žaibo smūgio žalą sukuria intensyvūs elektromagnetiniai laukai, kurie sukuria laikinus viršįtampius. Tada šie viršįtampiai per elektros sistemą perduodami tiesiai į jautrią įrangą pačioje turbinoje. Šuolis sklinda per sistemą, padarydamas tiesioginę ir latentinę žalą grandinėms ir kompiuterinei įrangai. Komponentai, tokie kaip generatoriai, transformatoriai ir maitinimo keitikliai, taip pat valdymo elektronika, ryšio ir SCADA sistemos, gali būti pažeisti apšvietimo sukurtų bangų. Tiesioginė ir tiesioginė žala gali būti akivaizdi, tačiau paslėpta žala, atsirandanti dėl daugybės smūgių ar pakartotinio smūgio poveikio, gali būti padaryta pagrindinėms pagamintos vėjo turbinos galios sudedamosioms dalims, daug kartų ši žala nėra taikoma gamintojo garantijoms, taigi remonto ir pakeitimo išlaidos tenka operatoriams.

Neprisijungus gaunamos išlaidos yra dar vienas svarbus veiksnys, kuris turi būti įtrauktas į bet kokį verslo planą, susijusį su vėjo jėgainių parku. Šios išlaidos susidaro, kai turbina yra išjungta ir turi dirbti su techninės priežiūros komanda arba pakeisti komponentus, kurie apima pirkimo, transporto ir montavimo išlaidas. Pajamos, kurios gali būti prarastos dėl vieno žaibo smūgio, gali būti reikšmingos, o latentinė žala, atsiradusi laikui bėgant, padidina šią sumą. „LSP“ apsaugos nuo vėjo turbinų gaminys žymiai sumažina susijusias išlaidas, nes net ir po kelių smūgių gali be gedimų atlaikyti kelis žaibo šuolius.

vėjo turbinų sistemos apsauga nuo viršįtampių

Apsaugos nuo viršįtampių vėjo trubinų korpusas

Nuolatinė klimato sąlygų kaita kartu su didėjančia priklausomybe nuo iškastinio kuro labai domėjosi tvariais, atsinaujinančiais energijos ištekliais visame pasaulyje. Viena perspektyviausių ekologiškos energijos technologijų yra vėjo energija, kurią, išskyrus dideles paleidimo išlaidas, galėtų pasirinkti daugybė tautų visame pasaulyje. Pavyzdžiui, Portugalijoje vėjo energijos gamybos tikslas nuo 2006 iki 2010 m. Buvo padidinti iki 25% visos vėjo energijos gamybos, o šis tikslas buvo pasiektas ir netgi viršytas vėlesniais metais. Nors agresyvios vyriausybės programos, skatinančios vėjo ir saulės energijos gamybą, iš esmės išplėtė vėjo pramonę, dėl šio vėjo turbinų skaičiaus padidėjimo padidėja tikimybė, kad turbinas trenkia žaibas. Tiesioginiai smūgiai į vėjo jėgaines tapo pripažinta rimta problema, ir yra unikalių problemų, dėl kurių žaibo apsauga tampa sudėtingesnė vėjo energetikoje nei kitose pramonės šakose.

Vėjo jėgainių konstrukcija yra unikali, o šios aukštos metalinės konstrukcijos yra labai jautrios žaibo smūgiams. Jas taip pat sunku apsaugoti naudojant įprastas apsaugos nuo viršįtampių technologijas, kurios dažniausiai aukojasi po vieno šuolio. Vėjo turbinos gali pakilti daugiau nei 150 metrų aukščio ir paprastai yra aukštose vietose atokiose vietovėse, kuriose veikia elementai, įskaitant žaibo smūgius. Labiausiai veikiami vėjo turbinos komponentai yra mentės ir raišteliai, kurie paprastai yra pagaminti iš kompozicinių medžiagų, kurios negali išlaikyti tiesioginio žaibo smūgio. Tipiškas tiesioginis smūgis paprastai įvyksta mentėms, sukuriant situaciją, kai viršįtampa eina per turbinos komponentus per vėjo malūną ir potencialiai į visas elektra sujungtas ūkio sritis. Teritorijose, paprastai naudojamose vėjo jėgainėms, yra prastos įžeminimo sąlygos, o šiuolaikiniame vėjo jėgainių parke yra nepaprastai jautri elektronika. Visi šie klausimai kelia didžiausią iššūkį vėjo jėgainių apsaugai nuo žaibo daromos žalos.

Pačioje vėjo turbinos konstrukcijoje elektronika ir guoliai yra labai jautrūs žaibo pažeidimams. Su vėjo turbinomis susijusios priežiūros išlaidos yra didelės dėl sunkumų keičiant šiuos komponentus. Technologijų, kurios gali pagerinti statistinius reikiamų komponentų pakeitimo vidurkius, atnešimas yra daugelio diskusijų šaltinis daugumoje valdybos salių ir vyriausybinių agentūrų, susijusių su vėjo gamyba. Tvirtas apsaugos nuo viršįtampių gaminių pobūdis yra unikalus tarp apsaugos nuo viršįtampių technologijų, nes jis ir toliau apsaugo įrangą net ir tada, kai ji yra įjungta, ir po žaibo viršįtampio nereikia jos keisti ar atstatyti. Tai leidžia vėjo energijos generatoriams ilgiau veikti internete. Bet koks statistinių neprisijungus veikiančių būsenų ir laiko, kai turbinos neveikia techninės priežiūros metu, vidurkių pagerinimas galiausiai atneš papildomų išlaidų vartotojui.

vėjo turbinų sistemos apsauga nuo viršįtampių

Labai svarbu užkirsti kelią žalos žemos įtampos ir valdymo grandinėms, nes tyrimai parodė, kad daugiau nei 50% vėjo turbinų gedimų sukelia šių tipų komponentų gedimai. Dažnai pasitaiko dokumentais įregistruoti įrangos, susijusios su tiesioginiais ir sukeltais žaibo smūgiais, ir atgalinio srauto, kurie sklinda iškart po žaibo smūgio, gedimai. Žaibolaidžiai, sumontuoti sistemų elektros tinklo pusėje, yra įžeminti kartu su žemos įtampos puse, kad sumažėtų pasipriešinimas įžeminimui ir padidėtų visos grandinės sugebėjimas atlaikyti smūgį į vieną vėjo turbiną.

Vėjo turbinų apsauga nuo žaibo ir viršįtampių

Šiame straipsnyje aprašoma vėjo turbinos elektrinių ir elektroninių prietaisų bei sistemų žaibo ir viršįtampių apsaugos priemonių įgyvendinimas.

Dėl didžiulio atviro paviršiaus ir aukščio vėjo jėgainės yra labai pažeidžiamos tiesioginių žaibo smūgių padarinių. Kadangi žaibo smūgio į vėjo jėgainę rizika padidėja kvadratiškai, atsižvelgiant į jo aukštį, galima apskaičiuoti, kad daugiamobilio vėjo turbiną tiesioginis žaibo smūgis paveikia maždaug kas dvylika mėnesių.

Pradinis kompensavimas turi per amžius panaikinti dideles investicijų išlaidas, o tai reiškia, kad reikia vengti prastovų dėl žaibo ir viršįtampių žalos bei su tuo susijusių pakartotinių porų išlaidų. Štai kodėl būtinos visapusiškos žaibo ir viršįtampių apsaugos priemonės.

Planuojant vėjo jėgainių apsaugos nuo žaibo sistemą, objektams, kurių aukštis viršija 60 m, atvirose vietose reikia atsižvelgti ne tik į debesį-žemę, bet ir į žemę-debesį, vadinamuosius aukštyn nukreiptus lyderius. . Norint apsaugoti rotoriaus mentes ir parenkant tinkamus žaibo srovės ribotuvus, reikia ypač atsižvelgti į šių aukščiau esančių laidų didelį elektros krūvį.

Standartizacija - vėjo jėgainių sistemos apsauga nuo žaibo ir viršįtampių
Apsaugos koncepcija turėtų būti paremta tarptautiniais standartais IEC 61400-24, IEC 62305 standartų serijomis ir Germanischer Lloyd klasifikacinės bendrovės gairėmis.

Vėjo turbinų sistemos apsauga nuo žaibo ir viršįtampių

Apsaugos priemonės
IEC 61400-24 rekomenduojama pasirinkti visus vėjo turbinos apsaugos nuo žaibo komponentus pagal I žaibosaugos lygį (LPL), nebent rizikos analizė rodo, kad pakanka mažesnio LPL. Rizikos analizė taip pat gali atskleisti, kad skirtingi sudedamieji komponentai turi skirtingus LPL. IEC 61400-24 rekomenduoja, kad apsaugos nuo žaibo sistema būtų grindžiama išsamia apsaugos nuo žaibo koncepcija.

Apsauga nuo žaibo ir viršįtampių vėjo turbinų sistemoje susideda iš išorinės apsaugos nuo žaibo sistemos (LPS) ir apsaugos nuo viršįtampių (SPM), skirtų apsaugoti elektrinę ir elektroninę įrangą. Norėdami suplanuoti apsaugos priemones, patartina vėjo turbiną padalyti į žaibo apsaugos zonas (LPZ).

Apsauga nuo žaibo ir viršįtampių vėjo turbinų sistemoje apsaugo du posistemius, kuriuos galima rasti tik vėjo turbinose, būtent rotoriaus mentes ir mechaninį jėgainę.

IEC 61400-24 išsamiai aprašyta, kaip apsaugoti šias specialias vėjo turbinos dalis ir kaip įrodyti apsaugos nuo žaibo priemonių veiksmingumą.

Pagal šį standartą patartina atlikti aukštos įtampos bandymus, kad būtų patikrinta atitinkamų sistemų žaibo srovės atsparumas pirmajam ir ilgajam smūgiui, jei įmanoma, esant bendram išlydžiui.

Kompleksinės problemos, susijusios su rotoriaus menčių ir besisukančių dalių / guolių apsauga, turi būti išsamiai išnagrinėtos ir priklauso nuo komponento gamintojo ir tipo. IEC 61400-24 standartas pateikia svarbią informaciją šiuo klausimu.

Apsaugos nuo žaibo zonos koncepcija
Apsaugos nuo žaibo zonos koncepcija yra struktūrinė priemonė sukurti apibrėžtą EMS aplinką objekte. Apibrėžtą EMS aplinką apibūdina naudojamos elektros įrangos atsparumas. Apsaugos nuo žaibo zonos koncepcija leidžia sumažinti ir skleisti trikdžius ribose iki apibrėžtų verčių. Dėl šios priežasties saugotinas objektas yra suskirstytas į apsaugos zonas.

Vėjo turbinų sistemos apsauga nuo žaibo ir viršįtampių

Riedėjimo sferos metodas gali būti naudojamas nustatant LPZ 0A, būtent vėjo turbinos dalis, kurioms gali būti tiesioginiai žaibo smūgiai, ir LPZ 0B, būtent vėjo turbinos dalis, kurias nuo tiesioginių žaibo smūgių apsaugo išorinis oro srautas. galinės sistemos arba oro nutraukimo sistemos, integruotos vėjo turbinos dalyse (pavyzdžiui, rotoriaus ašmenyse).

Pagal IEC 61400-24, riedėjimo sferos metodo negalima naudoti pačioms rotoriaus mentėms. Dėl šios priežasties oro nutraukimo sistemos konstrukcija turėtų būti išbandyta pagal IEC 8.2.3-61400 standarto 24 skyrių.

1 paveiksle parodytas tipinis riedėjimo sferos metodo taikymas, o 2 paveiksle pavaizduotas galimas vėjo turbinos padalijimas į skirtingas žaibosaugos zonas. Skirstymas į apsaugos nuo žaibo zonas priklauso nuo vėjo turbinos konstrukcijos. Todėl reikėtų stebėti vėjo turbinos struktūrą.

Vis dėlto lemiamą reikšmę turi tai, kad iš vėjo turbinos išorės į LPZ 0A įpurškiami žaibo parametrai sumažinami taikant tinkamas apsaugines priemones ir apsaugant nuo viršįtampių apsaugą nuo visų zonų ribų, kad būtų galima valdyti elektrinius ir elektroninius prietaisus ir sistemas vėjo turbinos viduje. saugiai.

Apsaugos priemonės
Korpusas turėtų būti suprojektuotas kaip uždaras metalinis skydas. Tai reiškia, kad korpuse pasiekiamas tūris, kurio elektromagnetinis laukas yra žymiai mažesnis už lauko ribas.

Pagal IEC 61400-24, vamzdinis plieninis bokštas, naudojamas daugiausia didelėms vėjo turbinoms, gali būti laikomas beveik tobulu Faradėjaus narvu, geriausiai tinkančiu elektromagnetiniam ekranavimui. Skirstomieji skydai ir valdymo spintelės korpuse arba „nacelėje“ ir, jei yra, operacijos pastate, taip pat turėtų būti pagaminti iš metalo. Jungiamieji kabeliai turėtų turėti išorinį ekraną, galintį praleisti žaibo sroves.

Ekranuoti kabeliai atsparūs EMS trikdžiams tik tuo atveju, jei ekranai yra prijungti prie ekvipotencinio sujungimo abiejuose galuose. Su skydais reikia susisiekti visiškai (360 °) kontaktuojančiais gnybtais, ant vėjo turbinos neįrengiant EMS nesuderinamų ilgų jungiamųjų kabelių.

Apsauga nuo viršįtampių vėjo turbinoms

Magnetinis ekranavimas ir kabelių nukreipimas turėtų būti atliekamas pagal IEC 4-62305 4 skyrių. Dėl šios priežasties turėtų būti naudojamos su EMC suderinamos diegimo praktikos pagal IEC / TR 61000-5-2 bendrosios gairės.

Apsaugos priemonės apima, pavyzdžiui:

  • Metalinės pynės montavimas ant GRP dengtų pintinių.
  • Metalinis bokštas.
  • Metalinės skirstomųjų spintelių spintelės.
  • Metalinės valdymo spintos.
  • Žaibo srovė, teikianti ekranuotus jungiamuosius kabelius (metalinis kabelių kanalas, ekranuotas vamzdis ar pan.).
  • Kabelių ekranavimas.

Išorinės apsaugos nuo žaibo priemonės
Išorinio LPS funkcija yra nutraukti tiesioginius žaibo smūgius, įskaitant žaibo smūgius į vėjo turbinos bokštą, ir išleisti žaibo srovę nuo smūgio taško iki žemės. Jis taip pat naudojamas paskirstyti žaibo srovę žemėje be šiluminių ar mechaninių pažeidimų ar pavojingų kibirkščių, kurie gali sukelti gaisrą ar sprogimą ir sukelti pavojų žmonėms.

Potencialius vėjo turbinos smūgio taškus (išskyrus rotoriaus mentes) galima nustatyti naudojant 1 pav. Pavaizduotą riedėjimo sferos metodą. Vėjo turbinoms patartina naudoti LPS I klasę. Todėl riedėjimo rutulį su spindulys r = 20 m apvyniojamas per vėjo turbiną, kad būtų galima nustatyti smūgio taškus. Oro nutraukimo sistemos reikalingos ten, kur rutulys liečiasi su vėjo turbina.

Apyrankės / korpuso konstrukcija turėtų būti integruota į apsaugos nuo žaibo sistemą, kad būtų užtikrinta, jog žaibas trenktųsi į gamtines metalines dalis, galinčias atlaikyti šią apkrovą, arba šiam tikslui sukurtą oro nutraukimo sistemą. Galvutės su GRP danga turėtų turėti oro nutraukimo sistemą ir žemyn laidininkus, sudarančius narvą aplink pergalę.

Vėjo turbinos apsauga nuo žaibo ir viršįtampių

Oro nutraukimo sistema, įskaitant plikus laidininkus šiame narve, turėtų atlaikyti žaibo smūgius pagal pasirinktą apsaugos nuo žaibo lygį. Kiti laidininkai Faradėjaus narve turėtų būti suprojektuoti taip, kad jie atlaikytų dalį žaibo srovės, kurią jie gali patirti. Vadovaujantis IEC 61400-24, oro išleidimo sistemos, skirtos apsaugoti matavimo įrangą, sumontuotą už peruko, turėtų būti suprojektuotos laikantis bendrųjų IEC 62305-3 reikalavimų, o žemyn laidininkai turėtų būti prijungti prie aukščiau aprašyto narvo.

„Gamtiniai komponentai“, pagaminti iš laidžių medžiagų, kurie visam laikui sumontuoti vėjo turbinoje / ant jos ir lieka nepakitę (pvz., Rotoriaus mentių, guolių, didžiųjų rėmų, hibridinių bokštų ir kt.) Apsaugos nuo žaibo sistema, gali būti integruoti į LPS. Jei vėjo turbinos yra metalinės konstrukcijos, galima manyti, kad jos atitinka LPS I klasės išorinės žaibosaugos sistemos reikalavimus pagal IEC 62305.

Tam reikia, kad žaibo smūgį saugiai perimtų rotoriaus mentių LPS, kad jį būtų galima išleisti į įžeminimo sistemą natūraliais komponentais, tokiais kaip guoliai, pagrindiniai rėmai, bokštas ir (arba) aplinkkelio sistemos (pvz., Atviri kibirkščių tarpai, angliniai šepetėliai).

Oro nutraukimo sistema / laidininkas
Kaip parodyta 1 pav., Rotoriaus mentės; nacelė, įskaitant antstatus; į rotoriaus stebulę ir vėjo turbinos bokštą gali pataikyti žaibas.
Jei jie gali saugiai perimti maksimalią 200 kA žaibo impulso srovę ir gali ją išleisti į įžeminimo sistemą, jie gali būti naudojami kaip vėjo turbinos išorinės apsaugos nuo žaibo sistemos oro nutraukimo sistemos „natūralūs komponentai“.

Metaliniai receptoriai, kurie žymi apibrėžtus žaibo smūgio taškus, dažnai įrengiami palei GRP ašmenis, kad apsaugotų rotoriaus mentes nuo žaibo pažeidimų. Žemas laidininkas nukreipiamas nuo receptoriaus iki ašmenų šaknies. Žaibo smūgio atveju galima daryti prielaidą, kad žaibo smūgis atsitrenkia į ašmenų galiuką (receptorių) ir tada per ašmenyje esantį žemyn esantį laidininką per nacelę ir bokštą išleidžiamas į įžeminimo sistemą.

Žemės nutraukimo sistema
Vėjo turbinos įžeminimo sistema turi atlikti keletą funkcijų, tokių kaip asmeninė apsauga, EMS apsauga ir apsauga nuo žaibo.

Efektyvi įžeminimo sistema (žr. 3 pav.) Yra būtina norint paskirstyti žaibo sroves ir užkirsti kelią vėjo turbinos sunaikinimui. Be to, įžeminimo sistema turi apsaugoti žmones ir gyvūnus nuo elektros šoko. Žaibo smūgio atveju įžeminimo sistema turi išleisti dideles žaibo sroves į žemę ir paskirstyti jas žemėje be pavojingo šiluminio ir (arba) elektrodinaminio poveikio.

Apskritai svarbu sukurti vėjo turbinos įžeminimo sistemą, kuri naudojama apsaugoti vėjo jėgainę nuo žaibo smūgių ir įžeminti maitinimo sistemą.

Pastaba: Elektros aukštos įtampos taisyklės, tokios kaip „Cenelec HO 637 S1“, arba taikomi nacionaliniai standartai nurodo, kaip suprojektuoti įžeminimo sistemą, kad būtų išvengta aukštos liečiamosios ir pakopinės įtampos, atsirandančios dėl trumpojo jungimo aukštos arba vidutinės įtampos sistemose. Kalbant apie asmenų apsaugą, IEC 61400-24 standartas nurodo IEC // TS 60479-1 ir IEC 60479-4.

Žemės elektrodų išdėstymas

IEC 62305-3 aprašomi du pagrindiniai vėjo turbinų įžeminimo elektrodų tipai:

A tipas: Pagal IEC 61400-24 I priedą šis įrenginys neturi būti naudojamas vėjo jėgainėms, tačiau jis gali būti naudojamas priedams (pavyzdžiui, pastatams, kuriuose yra matavimo įranga, arba biurų pastogėms, susijusioms su vėjo jėgainėmis). A tipo įžeminimo elektrodų išdėstymas susideda iš horizontalių arba vertikalių įžeminimo elektrodų, sujungtų mažiausiai dviem pastato žemyn nukreiptais laidininkais.

B tipas: Pagal IEC 61400-24 I priedą ši tvarka turi būti naudojama vėjo turbinoms. Jį sudaro arba išorinis žiedinis įžeminimo elektrodas, sumontuotas žemėje, arba pamatinis įžeminimo elektrodas. Žiediniai įžeminimo elektrodai ir pamato metalinės dalys turi būti prijungti prie bokšto konstrukcijos.

Bokšto pamato sutvirtinimas turėtų būti integruotas į vėjo turbinos įžeminimo koncepciją. Bokšto pagrindo įžeminimo sistema ir operacijos pastatas turėtų būti sujungti įžemintų elektrodų tinklu, kad būtų įgyta kuo didesnio ploto žemės nutraukimo sistema. Norint išvengti per didelių įtampų dėl žaibo smūgio, aplink bokšto pagrindą turi būti sumontuoti potencialą valdantys ir korozijai atsparūs žiediniai įžeminimo elektrodai (pagaminti iš nerūdijančio plieno), kad būtų užtikrinta žmonių apsauga (žr. 3 pav.).

Pagrindo žemės elektrodai

Pagrindo žemės elektrodai turi techninę ir ekonominę prasmę ir, pavyzdžiui, reikalingi elektros energijos tiekimo įmonių Vokietijos techninio prijungimo sąlygose. Pagrindo įžeminimo elektrodai yra elektros instaliacijos dalis ir atlieka pagrindines saugos funkcijas. Dėl šios priežasties juos turi sumontuoti elektrą turintys asmenys arba prižiūrint elektrą turintiems žmonėms.

Įžeminimo elektrodams naudojami metalai turi atitikti IEC 7-62305 3 lentelėje išvardytas medžiagas. Visada reikia atsižvelgti į metalo elgesį korozijoje. Pagrindo įžeminimo elektrodai turi būti pagaminti iš cinkuoto arba ne cinkuoto plieno (apvalaus arba juostinio plieno). Apvalaus plieno skersmuo turi būti ne mažesnis kaip 10 mm. Juostinio plieno mažiausi matmenys turi būti 30 x 3,5 mm. Atkreipkite dėmesį, kad ši medžiaga turi būti padengta bent 5 cm betonu (apsauga nuo korozijos). Pagrindo įžeminimo elektrodas turi būti prijungtas prie pagrindinio potencialų sujungimo strypo vėjo turbinoje. Korozijai atsparios jungtys turi būti sujungtos per fiksuotus gnybtų kilpų, pagamintų iš nerūdijančio plieno, įžeminimo vietas. Be to, žemėje turi būti sumontuotas žiedinis įžeminimo elektrodas, pagamintas iš nerūdijančio plieno.

Apsauga pereinant nuo LPZ 0A prie LPZ 1

Norint užtikrinti saugų elektrinių ir elektroninių prietaisų veikimą, LPZ ribos turi būti apsaugotos nuo spinduliuojamų trukdžių ir apsaugotos nuo laidžių trikdžių (žr. 2 ir 4 pav.). Apsaugos nuo viršįtampių įtaisai, galintys be sunaikinimo išleisti dideles žaibo sroves, turi būti įrengti perėjime nuo LPZ 0A prie LPZ 1 (dar vadinamas „žaibo potencialų sujungimu“). Šie apsaugos nuo viršįtampių įtaisai vadinami I klasės žaibo srovės ribotuvais ir bandomi naudojant impulsines sroves, kurių bangos forma yra 10/350 μs. Pereinant nuo LPZ 0B prie LPZ 1 ir LPZ 1 ir didesnių, reikia susidoroti tik su mažos energijos impulsų srovėmis, kurias sukelia įtampa, atsiradusi už sistemos ribų, arba sistemoje generuojami antplūdžiai. Šie apsaugos nuo viršįtampių įtaisai vadinami II klasės viršįtampių ribotuvais ir bandomi naudojant 8/20 μs bangos impulsų sroves.

Pagal apsaugos nuo žaibo zonos koncepciją visi įeinantys kabeliai ir linijos be išimties turi būti integruoti į žaibo potencialų sujungimą naudojant I klasės žaibo srovės ribotuvus, esančius riboje nuo LPZ 0A iki LPZ 1 arba nuo LPZ 0A iki LPZ 2.

Kiekvienai tolesnei zonos ribai, esančiai saugomame tūryje, turi būti įrengtas kitas vietinis potencialų išlyginimas, į kurį turi būti integruoti visi kabeliai ir linijos, patenkantys į šią ribą.

2 tipo viršįtampių ribotuvai turi būti įrengti pereinant nuo LPZ 0B prie LPZ 1 ir iš LPZ 1 į LPZ 2, o III klasės viršįtampių ribotuvai turi būti įrengti pereinant nuo LPZ 2 prie LPZ 3. II ir III klasės funkcija viršįtampių ribotuvai yra sumažinti likusius apsaugos etapų trukdžius ir apriboti vėjo turbinos sukeltus ar generuojamus viršįtampius.

SPD pasirinkimas pagal įtampos apsaugos lygį (aukštyn) ir įrangos atsparumą

Apibūdinant LPZ aukštį, turi būti apibrėžti LPZ esančios įrangos atsparumo lygiai, pvz., Elektros linijoms ir įrangos jungtims pagal IEC 61000-4-5 ir IEC 60664-1; telekomunikacijų linijoms ir įrangos prijungimui pagal IEC 61000-4-5, ITU-T K.20 ir ITU-T K.21, kitoms linijoms ir įrangos prijungimui pagal gamintojo instrukcijas.

Elektrinių ir elektroninių komponentų gamintojai turėtų galėti pateikti reikiamą informaciją apie atsparumo lygį pagal EMS standartus. Priešingu atveju vėjo turbinų gamintojas turėtų atlikti bandymus, kad nustatytų atsparumo lygį. Apibrėžtas LPZ komponentų atsparumo lygis tiesiogiai apibrėžia reikalaujamą LPZ ribų įtampos apsaugos lygį. Prireikus sistemos atsparumas turi būti įrodytas su visais įdiegtais SPD ir saugoma įranga.

Maitinimo apsauga

Vėjo turbinos transformatorius gali būti montuojamas skirtingose ​​vietose (atskiroje paskirstymo stotyje, bokšto bazėje, bokšte, pintinėje). Pavyzdžiui, esant didelėms vėjo turbinoms, neekranuotas 20 kV kabelis bokšto pagrinde nukreipiamas į vidutinės įtampos skirstomųjų įrenginių įrenginius, susidedančius iš vakuuminio jungiklio, mechaniškai užfiksuoto selektoriaus jungiklio atjungiklio, išeinančio įžeminimo jungiklio ir apsauginės relės.

Vidutinės įtampos kabeliai nuo MV skirstyklų įrengimo vėjo turbinos bokšte yra nukreipiami į transformatorių, esantį perone. Transformatorius TN-C sistema (L1; L2; L3; PEN laidininkas; 3PhY; 3 W + G) maitina bokšto pagrindo valdymo spintelę, skirstomųjų skydų perlą ir stebulės žingsnio sistemą stebulėje. Nacelio skirstomųjų spintelių elektros įranga tiekiama 230/400 V kintama įtampa.

Pagal IEC 60364-4-44, visa elektrinė įranga, sumontuota vėjo turbinoje, turi turėti specifinę vardinę impulsų atsparumo įtampą pagal nominalią vėjo turbinos įtampą. Tai reiškia, kad montuojami viršįtampių ribotuvai turi turėti bent jau nurodytą įtampos apsaugos lygį, atsižvelgiant į vardinę sistemos įtampą. Viršįtampių ribotuvų, naudojamų 400/690 V maitinimo sistemoms apsaugoti, minimalus įtampos apsaugos lygis turi būti didesnis kaip ≤2,5 kV, o viršįtampių ribotuvų, naudojamų 230/400 V maitinimo sistemoms apsaugoti, įtampos apsaugos lygis - iki ≤1,5 kV, kad būtų užtikrinta jautrios elektrinės / elektroninės įrangos apsauga. Kad būtų įvykdytas šis reikalavimas, turi būti įrengti 400/690 V maitinimo sistemų viršįtampių įtaisai, galintys nesunaikinti praleisti 10/350 μs bangos formos žaibo sroves ir užtikrinti, kad įtampos apsaugos lygis būtų didesnis kaip ≤2,5 kV.

230/400 V maitinimo sistemos

Bokšto pagrindo valdymo spintelės, skirstomųjų skydų perlų ir stebulės aukščio sistemos įtampos maitinimą 230/400 V įtampos TN-C sistema (3PhY, 3W + G) turėtų apsaugoti II klasė. viršįtampių ribotuvai, tokie kaip SLP40-275 / 3S.

Orlaivio įspėjamosios šviesos apsauga

Orlaivio įspėjamoji lemputė ant jutiklio stiebo, esančio LPZ 0B, turėtų būti apsaugota naudojant II klasės viršįtampių ribotuvus atitinkamose zonos perėjose (LPZ 0B → 1, LPZ 1 → 2) (1 lentelė).

400 / 690V maitinimo sistemos Suderinti 400/690 V transformatorių apsaugai turi būti sumontuoti suderinti vieno poliaus žaibo srovės ribotuvai su dideliu 40/750 V maitinimo sistemų, tokių kaip SLP3-400 / 690S, srovės apribojimu. , keitikliai, tinklo filtrai ir matavimo įranga.

Generatoriaus linijų apsauga

Atsižvelgiant į aukštos įtampos tolerancijas, norint apsaugoti generatoriaus rotoriaus apviją ir keitiklio maitinimo liniją, turi būti sumontuoti II klasės viršįtampių ribotuvai, skirti vardinei įtampai iki 1000 V. Papildomas kibirkštinio tarpo ribotuvas, kurio vardinis galios dažnis atlaiko įtampą UN / AC = 2,2 kV (50 Hz), naudojamas potencialo izoliacijai ir siekiant išvengti varistorių turinčių ribotuvų priešlaikinio veikimo dėl įtampos svyravimų, kurie gali atsirasti veikiant keitikliui. Kiekvienoje generatoriaus statoriaus pusėje sumontuotas modulinis trijų polių II klasės viršįtampių ribotuvas su padidinta varistoriaus vardine įtampa 690 V sistemoms.

SLP40-750 / 3S tipo moduliniai trijų polių II klasės viršįtampių ribotuvai yra sukurti specialiai vėjo turbinoms. Atsižvelgiant į įtampos svyravimus, kurie gali atsirasti darbo metu, jų varistoriaus Umov vardinė įtampa yra 750 V AC.

IT sistemų viršįtampių ribotuvai

Viršįtampio ribotuvai, skirti telekomunikacijų ir signalizacijos tinklų elektroninei įrangai apsaugoti nuo netiesioginio ir tiesioginio žaibo smūgių ir kitų trumpalaikių įtampų, aprašyti IEC 61643-21 ir yra įrengti prie zonų ribų, atsižvelgiant į žaibo apsaugos zonos koncepciją.

Daugiapakopiai ribotuvai turi būti suprojektuoti be aklųjų zonų. Turi būti užtikrinta, kad skirtingi apsaugos etapai būtų derinami tarpusavyje, nes priešingu atveju ne visi apsaugos etapai bus įjungti, dėl to atsiras gedimų apsaugos nuo viršįtampių įtaise.

Daugeliu atvejų stiklo pluošto kabeliai naudojami IT linijoms nukreipti į vėjo jėgainę ir valdymo spintelėms prijungti nuo bokšto pagrindo iki apyrankės. Laidai tarp pavarų ir jutiklių bei valdymo spintų yra realizuojami ekranuotais variniais kabeliais. Kadangi elektromagnetinės aplinkos trikdžiai neįtraukiami, stiklo pluošto kabeliai neturi būti apsaugoti viršįtampių ribotuvais, nebent stiklo pluošto kabelis turi metalinį apvalkalą, kuris turi būti integruotas tiesiai į potencialų sujungimą arba naudojant viršįtampių apsauginius įtaisus.

Apskritai šios ekranuotos signalo linijos, jungiančios pavaras ir jutiklius su valdymo spintelėmis, turi būti apsaugotos viršįtampių įtaisais:

  • Meteorologinės stoties signalo linijos ant jutiklio stiebo.
  • Signalo linijos, nukreiptos tarp šakotuvo ir pikio sistemos stebulėje.
  • Signalo linijos pikio sistemai.

Meteorologinės stoties signalinės linijos

Signalo linijos (4 - 20 mA sąsajos) tarp meteorologinės stoties jutiklių ir skirstomųjų spintelių yra nukreipiamos nuo LPZ 0B į LPZ 2 ir gali būti apsaugotos naudojant FLD2-24. Šie erdvę taupantys kombinuoti blokatoriai apsaugo dvi ar keturias atskiras linijas su bendru atskaitos potencialu, taip pat nesubalansuotas sąsajas ir yra prieinami su tiesioginiu ar netiesioginiu ekraniniu įžeminimu. Skydo įžeminimui naudojami du lankstūs spyruokliniai gnybtai, skirti nuolatiniam mažos varžos skydo kontaktui su apsaugota ir neapsaugota ribotuvo puse.

Laboratoriniai tyrimai pagal IEC 61400-24

IEC 61400-24 aprašomi du pagrindiniai vėjo turbinų sistemos lygio atsparumo bandymų metodai:

  • Atliekant impulsų srovės bandymus veikimo sąlygomis, impulsų srovės arba dalinės žaibo srovės įpurškiamos į atskiras valdymo sistemos linijas, kol yra maitinimo įtampa. Tai darant, saugomai įrangai, įskaitant visus SPD, atliekamas impulsinės srovės bandymas.
  • Antrasis bandymo metodas imituoja elektromagnetinius žaibo elektromagnetinių impulsų (LEMP) efektus. Į žaibo srovę išskiriančią konstrukciją įpurškiama visa žaibo srovė, o elektros sistemos elgesys analizuojamas kuo realistiškiau imituojant kabelius veikimo sąlygomis. Žaibo srovės statumas yra lemiamas bandymo parametras.