Zibens un pārsprieguma aizsardzība vēja turbīnu sistēmai

Pieaugot izpratnei par globālo sasilšanu un mūsu fosilā kurināmā ierobežojumiem, kļūst acīmredzama vajadzība atrast labāku atjaunojamo enerģijas avotu. Vēja enerģijas izmantošana ir strauji augoša nozare. Šāda uzstādīšana parasti atrodas atklātā un paaugstinātā reljefā un kā tāda ir pievilcīga uztveršanas vieta zibens izlādei. Lai uzturētu drošu piegādi, ir svarīgi mazināt pārsprieguma bojājumu avotus. LSP nodrošina plašu pārsprieguma aizsardzības ierīču klāstu, kas piemērots gan tiešai, gan daļējai zibens strāvai.

Zibens un pārsprieguma aizsardzība vēja turbīnu sistēmai

LSP ir pilns pārsprieguma aizsardzības produktu komplekts, kas pieejams vēja turbīnu lietošanai. Piedāvājums no LSP dažādiem DIN sliedē uzstādītiem aizsardzības līdzekļiem un pārsprieguma un zibens novērošanai. Vēsturē ieceļot laiku, kad virzība uz zaļo enerģiju un tehnoloģijām nepārtraukti liek būvēt vairāk vēja parku un paplašināt pašreizējos vēja parkus, gan turbīnu ražotāji, gan vēja parku īpašnieki / operatori arvien vairāk apzinās izmaksas, kas saistītas ar zibens spērieni. Naudas zaudējumi, kas operatoriem rodas, ja notiek zibens spēriens, ir divos veidos: izmaksas, kas saistītas ar mašīnu nomaiņu fizisku bojājumu dēļ, un izmaksas, kas saistītas ar sistēmu bezsaistē un nerada enerģiju. Turbīnu elektriskās sistēmas saskaras ar nepārtrauktiem apkārtējās ainavas izaicinājumiem, un vēja turbīnas parasti ir iekārtas augstākās konstrukcijas. Sakarā ar skarbajiem laika apstākļiem, kas viņiem būs pakļauti, kā arī cerībām, ka turbīnu visā tās darbības laikā vairākas reizes sitīs zibens, aprīkojuma nomaiņas un remonta izmaksas jāiekļauj jebkura vēja parka operatora biznesa plānā. Tiešos un netiešos zibens spēriena bojājumus rada intensīvi elektromagnētiskie lauki, kas rada īslaicīgus pārspriegumus. Pēc tam šie pārspriegumi tiek izvadīti caur elektrisko sistēmu tieši jutīgajām iekārtām pašā turbīnā. Pārspriegums izplatās caur sistēmu, radot gan tūlītējus, gan latentus bojājumus ķēdēm un datorizētām iekārtām. Komponentus, piemēram, ģeneratorus, transformatorus un strāvas pārveidotājus, kā arī vadības elektroniku, sakaru un SCADA sistēmas, iespējams, sabojā apgaismojuma radītie pārspriegumi. Tiešie un tūlītējie bojājumi var būt acīmredzami, bet latenti bojājumi, kas rodas vairāku triecienu vai atkārtotas pārsprieguma rezultātā, var rasties galvenajiem enerģijas komponentiem iedarbinātā vēja turbīnā, daudzas reizes uz šo bojājumu neattiecas ražotāja garantijas, un tādējādi remonta un nomaiņas izmaksas jāsedz operatoriem.

Bezsaistes izmaksas ir vēl viens būtisks faktors, kas jāiekļauj jebkurā biznesa plānā, kas saistīts ar vēja parku. Šīs izmaksas rodas, ja turbīna ir atspējota un ar tām jāstrādā servisa komandai, vai arī jāmaina komponenti, kas ietver gan iegādes, gan transporta, gan uzstādīšanas izmaksas. Ieņēmumi, kurus var zaudēt viena zibens spēriena dēļ, var būt ievērojami, un latentais kaitējums, kas rodas laika gaitā, palielina šo summu. LSP vēja turbīnu aizsardzības produkts ievērojami samazina ar to saistītās izmaksas, spējot bez kļūmēm izturēt vairākus zibens pārspriegumus pat pēc vairākiem trieciena gadījumiem.

Korpuss vēja trubīnu pārsprieguma aizsardzības sistēmām

Nepārtrauktās klimata apstākļu izmaiņas kopā ar pieaugošo atkarību no fosilā kurināmā ir izraisījušas lielu interesi par ilgtspējīgiem, atjaunojamiem enerģijas resursiem visā pasaulē. Viena no daudzsološākajām zaļās enerģijas tehnoloģijām ir vēja enerģija, kas, izņemot augstās sākuma izmaksas, būtu daudzu tautu izvēle visā pasaulē. Piemēram, Portugālē vēja enerģijas ražošanas mērķis no 2006. līdz 2010. gadam bija palielināt kopējo vēja enerģijas ražošanas apjomu līdz 25%, un šis mērķis tika sasniegts un vēlākos gados pat pārspēts. Kaut arī agresīvas valdības programmas, kas veicina vēja un saules enerģijas ražošanu, ir ievērojami paplašinājušas vēja nozari, līdz ar šo vēja turbīnu skaita pieaugumu palielinās varbūtība, ka turbīnas sitīs zibens. Tiešie triecieni vēja turbīnām ir kļuvuši atzīti par nopietnu problēmu, un ir unikāli jautājumi, kas padara zibensaizsardzību vēja enerģijā izaicinošāku nekā citās nozarēs.

Vēja turbīnu konstrukcija ir unikāla, un šīs augstās, galvenokārt metāla konstrukcijas ir ļoti uzņēmīgas pret zibens spērienu bojājumiem. Tos ir arī grūti aizsargāt, izmantojot parastās pārsprieguma aizsardzības tehnoloģijas, kas galvenokārt upurē sevi pēc viena pārsprieguma. Vēja turbīnas var pacelties vairāk nekā 150 metru augstumā, un tās parasti atrodas augstā vietā attālos rajonos, kas ir pakļauti elementiem, ieskaitot zibens spērienu. Vēja turbīnas visvairāk pakļautās sastāvdaļas ir asmeņi un perlamutrs, un tie parasti ir izgatavoti no kompozītmateriāliem, kas nespēj izturēt tiešu zibens spērienu. Tipisks tiešs trieciens parasti notiek ar asmeņiem, radot situāciju, kad pārspriegums virzās pa visu turbīnas sastāvdaļām vējdzirnavās un, iespējams, uz visām elektriski savienotajām fermas teritorijām. Vietās, kuras parasti izmanto vēja elektrostacijām, ir slikti iezemēšanas apstākļi, un mūsdienu vēja parkā ir apstrādes elektronika, kas ir neticami jutīga. Visi šie jautājumi vēja turbīnu aizsardzību no zibens radītiem bojājumiem padara visgrūtāk.

Pašā vēja turbīnu struktūrā elektronika un gultņi ir ļoti pakļauti zibens bojājumiem. Uzturēšanas izmaksas, kas saistītas ar vēja turbīnām, ir augstas, jo ir grūti nomainīt šos komponentus. Tehnoloģiju ieviešana, kas var uzlabot statistikas vidējos rādītājus par nepieciešamo komponentu nomaiņu, ir lielisku diskusiju avots vairumā valdes telpu un valdības aģentūru, kas nodarbojas ar vēja ražošanu. Pārsprieguma aizsardzības produktu līnijas izturīgais raksturs ir unikāls starp pārsprieguma aizsardzības tehnoloģijām, jo ​​tas turpina aizsargāt aprīkojumu pat tad, kad tas tiek aktivizēts, un pēc zibens pārsprieguma nav nepieciešams nomainīt vai atiestatīt. Tas ļauj vēja enerģijas ģeneratoriem ilgāku laiku palikt tiešsaistē. Visi uzlabojumi bezsaistes statusu statistiskajos vidējos rādītājos un laikos, kad turbīnas ir dīkstāvē apkopes nolūkos, galu galā radīs papildu izmaksas patērētājam.

Zema sprieguma un vadības ķēžu bojājumu novēršana ir izšķiroša, jo pētījumi ir parādījuši, ka vairāk nekā 50% vēja turbīnu bojājumu izraisa šāda veida komponentu bojājumi. Bieži tiek novēroti dokumentēti iekārtu bojājumi, kas saistīti ar tiešiem un izraisītiem zibens spērieniem un pretplūsmas lēcieniem, kas izplatās tieši pēc zibens spēriena. Zibens novadītāji, kas uzstādīti sistēmu elektrotīkla pusē, ir iezemēti kopā ar zemsprieguma pusi, lai samazinātu zemējuma pretestību, palielinot visas ķēdes spēju izturēt triecienu vienai vēja turbīnai.

Zibens un pārsprieguma aizsardzība vēja turbīnām

Šajā rakstā aprakstīta zibens un pārsprieguma aizsardzības pasākumu ieviešana elektriskajām un elektroniskajām ierīcēm un sistēmām vēja turbīnā.

Vēja turbīnas ir ļoti neaizsargātas pret tiešu zibens spērienu iedarbību to lielās atklātās virsmas un augstuma dēļ. Tā kā zibens spēriens vēja turbīnai palielinās kvadrātiski ar tā augstumu, var aprēķināt, ka tiešā zibens spēriens aptuveni ik pēc divpadsmit mēnešiem skar daudz megavatu vēja turbīnu.

Ievades kompensācijai dažu gadu laikā ir jāamortizē augstās ieguldījumu izmaksas, kas nozīmē, ka jāizvairās no dīkstāves zibens un pārsprieguma bojājumu rezultātā, kā arī no tā izrietošās pāru izmaksas. Tāpēc ir nepieciešami visaptveroši zibens un pārsprieguma aizsardzības pasākumi.

Plānojot vēja turbīnu zibensaizsardzības sistēmu, objektiem, kuru augstums pārsniedz 60 m, pakļautajās vietās ir jāņem vērā ne tikai mākoņa-zemes, bet arī zeme-mākoņa mirgošana, tā sauktie augšupejošie vadītāji. . Lai aizsargātu rotora lāpstiņas un izvēlētos piemērotus zibens strāvas slāpētājus, īpaši jāņem vērā šo augšupējo vadītāju lielā elektriskā lādiņa.

Standartizācija - vēja turbīnu sistēmas zibens un pārsprieguma aizsardzība
Aizsardzības koncepcijai jābūt balstītai uz starptautiskajiem standartiem IEC 61400-24, IEC 62305 standartu sērijām un Germanischer Lloyd klasifikācijas sabiedrības vadlīnijām.

Aizsardzības pasākumi
IEC 61400-24 iesaka atlasīt visas vēja turbīnas zibensaizsardzības sistēmas apakšsastāvdaļas atbilstoši I zibensaizsardzības līmenim (LPL), ja vien riska analīze neuzrāda, ka pietiek ar zemāku LPL. Riska analīze var arī atklāt, ka dažādām apakškomponentēm ir atšķirīgas LPL. IEC 61400-24 iesaka zibensaizsardzības sistēmai balstīties uz visaptverošu zibensaizsardzības koncepciju.

Vēja turbīnu sistēmas zibens un pārsprieguma aizsardzība sastāv no ārējās zibensaizsardzības sistēmas (LPS) un pārsprieguma aizsardzības pasākumiem (SPM), lai aizsargātu elektriskās un elektroniskās iekārtas. Lai plānotu aizsardzības pasākumus, vēja turbīnu ieteicams sadalīt zibensaizsardzības zonās (LPZ).

Vēja turbīnu sistēmas zibens un pārsprieguma aizsardzība aizsargā divas apakšsistēmas, kuras var atrast tikai vēja turbīnās, proti, rotora lāpstiņas un mehānisko piedziņu.

IEC 61400-24 detalizēti aprakstīts, kā aizsargāt šīs īpašās vēja turbīnas daļas un kā pierādīt zibensaizsardzības pasākumu efektivitāti.

Saskaņā ar šo standartu ieteicams veikt augstsprieguma testus, lai pārbaudītu attiecīgo sistēmu zibens strāvas izturību ar pirmo gājienu un, ja iespējams, ar ilgstošu gājienu kopējā izlādē.

Sarežģītās problēmas attiecībā uz rotora lāpstiņu un rotējoši uzstādītu detaļu / gultņu aizsardzību ir rūpīgi jāpārbauda un ir atkarīgas no detaļu ražotāja un veida. IEC 61400-24 standarts šajā sakarā sniedz svarīgu informāciju.

Zibensaizsardzības zonas koncepcija
Zibensaizsardzības zonas koncepcija ir strukturējošs pasākums, lai objektā izveidotu noteiktu EMS vidi. Definēto EMS vidi nosaka izmantoto elektroiekārtu imunitāte. Zibensaizsardzības zonas koncepcija ļauj samazināt un izstarot traucējumus pie noteikto vērtību robežām. Šī iemesla dēļ aizsargājamais objekts ir sadalīts aizsardzības zonās.

Ritošā sfēras metodi var izmantot, lai noteiktu LPZ 0A, proti, vēja turbīnas daļas, kuras var pakļaut tiešam zibens spērienam, un LPZ 0B, proti, vēja turbīnas daļas, kuras no tiešiem zibens spēkiem aizsargā ārējie gaisa elementi. gala sistēmas vai gaisa termināla sistēmas, kas integrētas vēja turbīnas daļās (piemēram, rotora lāpstiņā).

Saskaņā ar IEC 61400-24 velmēšanas sfēras metodi nedrīkst izmantot pašām rotora lāpstiņām. Šī iemesla dēļ gaisa izbeigšanas sistēmas konstrukcija jāpārbauda saskaņā ar IEC 8.2.3-61400 standarta 24. Nodaļu.

1. attēlā parādīts tipisks ripojošās sfēras metodes pielietojums, savukārt 2. attēlā parādīts vēja turbīnas iespējamais sadalījums dažādās zibensaizsardzības zonās. Sadalījums zibensaizsardzības zonās ir atkarīgs no vēja turbīnas konstrukcijas. Tāpēc jāievēro vēja turbīnas struktūra.

Tomēr ir izšķiroši, vai zibens parametrus, kas no vēja turbīnas ārpuses tiek ievadīti LPZ 0A, samazina ar piemērotiem aizsargpasākumiem un pārsprieguma aizsargierīcēm visās zonu robežās, lai varētu darbināt elektriskās un elektroniskās ierīces un sistēmas vēja turbīnā. droši.

Aizsargpasākumi
Apvalks jāprojektē kā iekapsulēts metāla vairogs. Tas nozīmē, ka apvalkā tiek sasniegts tilpums ar elektromagnētisko lauku, kas ir ievērojami mazāks nekā lauka ārpus vēja turbīnas.

Saskaņā ar IEC 61400-24 cauruļveida tērauda torni, ko galvenokārt izmanto lielām vēja turbīnām, var uzskatīt par gandrīz perfektu Faradejas būru, kas vislabāk piemērots elektromagnētiskai pasargāšanai. Sadales un vadības skapjiem apvalkā vai “perlamutrā” un, ja tādi ir, operācijas ēkā, jābūt izgatavotiem arī no metāla. Savienojošajiem kabeļiem jābūt aprīkotam ar ārēju vairogu, kas spēj pārvadāt zibens strāvu.

Aizsargātie kabeļi ir izturīgi pret EMS traucējumiem tikai tad, ja vairogi ir savienoti ar potenciālu potenciālo savienojumu abos galos. Ar vairogiem ir jāsaskaras, pilnībā (360 °) saskaroties ar spailēm, uz vēja turbīnas neuzstādot ar EMS nesaderīgus garus savienojuma kabeļus.

Magnētiskā ekranēšana un kabeļu novirzīšana jāveic saskaņā ar IEC 4-62305 4. sadaļu. Šī iemesla dēļ ir jāizmanto vispārīgas vadlīnijas ar EMC saderīgai uzstādīšanas praksei atbilstoši IEC / TR 61000-5-2.

Aizsardzības pasākumi ietver, piemēram:

• Metāla pīnes uzstādīšana uz GRP pārklātām nacelām.
• Metāla tornis.
• Metāla sadales skapji.
• Metāla vadības skapji.
• Zibens strāva, kas pārvadā aizsargātus savienojuma kabeļus (metāla kabeļu kanāls, aizsargāta caurule vai tamlīdzīgi).
• Kabeļu ekranēšana.

Ārējie zibensaizsardzības pasākumi
Ārējā LPS funkcija ir pārtvert tiešus zibens spērienus, ieskaitot zibens spērienu vēja turbīnas tornī, un novadīt zibens strāvu no trieciena vietas līdz zemei. To lieto arī zibens strāvas izplatīšanai zemē bez termiskiem vai mehāniskiem bojājumiem vai bīstamas dzirksteles, kas var izraisīt ugunsgrēku vai eksploziju un apdraudēt cilvēkus.

Potenciālos vēja turbīnas trieciena punktus (izņemot rotora lāpstiņas) var noteikt, izmantojot 1. attēlā parādīto velmēšanas sfēras metodi. Vēja turbīnām ieteicams izmantot LPS I klasi. Tāpēc ritošā lode ar rādiuss r = 20 m tiek velmēts virs vēja turbīnas, lai noteiktu trieciena punktus. Gaisa izbeigšanas sistēmas ir nepieciešamas vietās, kur sfēra saskaras ar vēja turbīnu.

Nacelle / korpusa konstrukcija būtu jāintegrē zibensaizsardzības sistēmā, lai nodrošinātu, ka zibens spēriens nacelle skar vai nu dabiskā metāla daļas, kas spēj izturēt šo slodzi, vai šim nolūkam paredzētu gaisa izvadīšanas sistēmu. Nacelles ar GRP pārklājumu jāaprīko ar gaisa izvadīšanas sistēmu un uz leju vadītājiem, kas veido būru ap naceli.

Gaisa termināla sistēmai, ieskaitot kailos vadītājus šajā būrī, vajadzētu izturēt zibens spērienu atbilstoši izvēlētajam zibens aizsardzības līmenim. Turpmākie vadītāji Faradejas būrī ir jāprojektē tā, lai tie izturētu zibens strāvas daļu, kurai tie var būt pakļauti. Saskaņā ar IEC 61400-24 gaisa aizdares sistēmas mērīšanas aprīkojuma aizsardzībai, kas uzstādītas ārpus naceles, jāprojektē atbilstoši IEC 62305-3 vispārīgajām prasībām, un iepriekš aprakstītajam būrim jābūt pieslēgtiem uz leju.

LPS var integrēt “dabīgus komponentus”, kas izgatavoti no vadošiem materiāliem un kas pastāvīgi uzstādīti vēja turbīnā / uz tās un paliek nemainīgi (piemēram, rotora lāpstiņu, gultņu, lieldatoru, hibrīdtorņu uc zibensaizsardzības sistēma). Ja vēja turbīnas ir metāla konstrukcijas, var pieņemt, ka tās atbilst LPS I klases ārējās zibensaizsardzības sistēmas prasībām saskaņā ar IEC 62305.

Tas prasa, lai zibens spērienu droši pārtvertu rotora lāpstiņu LPS, lai to varētu novadīt uz zemes izbeigšanas sistēmu, izmantojot dabiskus komponentus, piemēram, gultņus, lieldatorus, torni un / vai apvedceļa sistēmas (piemēram, atvērtas dzirksteļu spraugas, oglekļa sukas).

Gaisa izbeigšanas sistēma / leju vadītājs
Kā parādīts 1. attēlā, rotora lāpstiņas; nacelle, ieskaitot virsbūves; zibens var skart rotora rumbu un vēja turbīnas torni.
Ja viņi spēj droši pārtvert maksimālo zibens impulsa strāvu 200 kA un var to novadīt zemes izbeigšanas sistēmā, tos var izmantot kā vēja turbīnas ārējās zibensaizsardzības sistēmas gaisa termināla sistēmas “dabiskos komponentus”.

Metāla receptori, kas ir noteikti zibens spēriena sitiena punkti, bieži tiek uzstādīti gar GRP asmeni, lai pasargātu rotora lāpstiņas no zibens izraisītiem bojājumiem. Uz leju vadītājs tiek novirzīts no receptora uz asmens sakni. Zibens spēriena gadījumā var pieņemt, ka zibens spēriens ietriecas asmeņa galā (receptorā) un pēc tam caur lejas vadītāju asmens iekšpusē tiek izvadīts uz zemes izbeigšanas sistēmu caur naceli un torni.

Zemes izbeigšanas sistēma
Vēja turbīnas zemes izbeigšanas sistēmai jāveic vairākas funkcijas, piemēram, individuālā aizsardzība, EMS aizsardzība un zibens aizsardzība.

Efektīva zemes izbeigšanas sistēma (sk. 3. attēlu) ir būtiska, lai sadalītu zibens strāvas un novērstu vēja turbīnas iznīcināšanu. Turklāt zemes izbeigšanas sistēmai ir jāaizsargā cilvēki un dzīvnieki pret elektrošoku. Zibens spēriena gadījumā zemes izbeigšanas sistēmai jāizlaiž zemē lielas zibens strāvas un tās jāsadala zemē bez bīstamiem termiskiem un / vai elektrodinamiskiem efektiem.

Kopumā ir svarīgi izveidot vēja turbīnas zemes izbeigšanas sistēmu, ko izmanto, lai aizsargātu vēja turbīnu no zibens spērieniem un iezemētu barošanas sistēmu.

Piezīme: Elektriskie augstsprieguma noteikumi, piemēram, Cenelec HO 637 S1 vai piemērojamie valsts standarti, nosaka, kā projektēt iezemēšanas sistēmu, lai novērstu augsta pieskāriena un pakāpienu spriegumu, ko rada īssavienojumi augsts vai vidēja sprieguma sistēmās. Attiecībā uz personu aizsardzību IEC 61400-24 standarts attiecas uz IEC // TS 60479-1 un IEC 60479-4.

Zemes elektrodu izvietojums

IEC 62305-3 ir aprakstīti divi pamatelektrodu izvietojuma veidi vēja turbīnām:

A tips: Saskaņā ar IEC 61400-24 I pielikumu šo kārtību nedrīkst izmantot vēja turbīnām, bet to var izmantot pielikumiem (piemēram, ēkām, kurās ir mērīšanas iekārtas vai biroja nojumes saistībā ar vēja parku). A tipa iezemējuma elektrodu izvietojums sastāv no horizontāliem vai vertikāliem iezemējuma elektrodiem, kas savienoti ar vismaz diviem ēkas lejas vadītājiem.

B tips: Saskaņā ar IEC 61400-24 I pielikumu šī kārtība jāizmanto vēja turbīnām. Tas sastāv vai nu no ārējā gredzenveida zemējuma elektroda, kas uzstādīts zemē, vai pamatnes zemes elektroda. Gredzena zemes elektrodi un metāla daļas pamatnē ir jāpievieno torņa konstrukcijai.

Torņa pamatnes nostiprināšana jāintegrē vēja turbīnas zemējuma koncepcijā. Torņa pamatnes iezemējuma sistēma un operācijas ēka ir jāsavieno ar iezemētu elektrodu tīkla palīdzību, lai iegūtu iezemēšanas sistēmu pēc iespējas lielākā platībā. Lai novērstu pārmērīgu pakāpienu spriegumu zibens spēriena dēļ, ap torņa pamatni ir jāuzstāda potenciālu kontrolējošie un korozijizturīgie gredzenveida zemējuma elektrodi (izgatavoti no nerūsējošā tērauda), lai nodrošinātu cilvēku aizsardzību (skat. 3. attēlu).

Pamatu zemes elektrodi

Pamatu zemes elektrodiem ir tehniska un ekonomiska nozīme, un tie, piemēram, ir nepieciešami elektroapgādes uzņēmumu Vācijas tehniskajos savienojuma nosacījumos (TAB). Pamatu iezemētie elektrodi ir daļa no elektroinstalācijas un veic būtiskas drošības funkcijas. Šī iemesla dēļ tās jāuzstāda elektriski kvalificētām personām vai elektriski kvalificētu personu uzraudzībā.

Metāliem, ko izmanto zemes elektrodiem, jāatbilst IEC 7-62305 3. tabulā uzskaitītajiem materiāliem. Vienmēr jāievēro metāla korozijas uzvedība zemē. Pamatu pamatnes elektrodiem jābūt izgatavotiem no cinkota vai necinkota tērauda (apaļa vai lentveida tērauda). Apaļajam tēraudam jābūt vismaz 10 mm diametrā. Slokšņu tērauda minimālajiem izmēriem jābūt 30 x 3,5 mm. Ņemiet vērā, ka šim materiālam jābūt pārklātam ar vismaz 5 cm betonu (aizsardzība pret koroziju). Pamata zemes elektrodam jābūt savienotam ar galveno potenciālo potenciālo savienojuma stieni vēja turbīnā. Korozijizturīgi savienojumi jāveido, izmantojot fiksētus nerūsējošā tērauda galu cilpiņu zemējuma punktus. Turklāt zemē jāuzstāda gredzenveida zemējuma elektrods, kas izgatavots no nerūsējošā tērauda.

Aizsardzība pārejā no LPZ 0A uz LPZ 1

Lai nodrošinātu drošu elektrisko un elektronisko ierīču darbību, LPZ robežas ir jāaizsargā pret izstarotajiem traucējumiem un jāaizsargā no vadītajiem traucējumiem (sk. 2. un 4. attēlu). Pārejā no LPZ 0A uz LPZ 1 jāuzstāda pārsprieguma aizsargierīces, kas bez izpostīšanas spēj izlādēt lielas zibens strāvas (sauktas arī par “zibens potenciālajām savienojumiem”). Šīs pārsprieguma aizsardzības ierīces tiek dēvētas par I klases zibens strāvas novadītājiem, un tās testē, izmantojot impulsa strāvas 10/350 μs viļņu formu. Pārejot no LPZ 0B uz LPZ 1 un LPZ 1 un augstāk, jātiek galā tikai ar zemas enerģijas impulsu strāvām, ko izraisa ārpus sistēmas inducēts spriegums vai sistēmā radītie pārspriegumi. Šīs pārsprieguma aizsargierīces sauc par II klases pārsprieguma ierobežotājiem, un tās pārbauda, ​​izmantojot impulsa strāvu 8/20 μs viļņu formā.

Saskaņā ar zibensaizsardzības zonas koncepciju visi ienākošie kabeļi un līnijas bez izņēmuma jāintegrē zibens potenciālu savienojumos, izmantojot I klases zibens strāvas ierobežotājus pie robežas no LPZ 0A līdz LPZ 1 vai no LPZ 0A līdz LPZ 2.

Katrai nākamajai zonas robežai aizsargājamajā tilpumā jāuzstāda vēl viena vietēja potenciāla izlīdzināšana, kurā jāintegrē visi kabeļi un līnijas, kas ienāk šajā robežā.

2. tipa pārsprieguma ierobežotāji jāuzstāda pārejā no LPZ 0B uz LPZ 1 un no LPZ 1 uz LPZ 2, savukārt III klases pārsprieguma ierobežotāji jāuzstāda pārejā no LPZ 2 uz LPZ 3. II un III klases funkcija pārsprieguma novadītājiem ir jāsamazina augšējā posma aizsardzības posmu atlikušie traucējumi un jāierobežo vēja turbīnā radītie vai radītie pārspriegumi.

SPD izvēle, pamatojoties uz sprieguma aizsardzības līmeni (Up) un aprīkojuma imunitāti

Lai aprakstītu Up LPZ, jānosaka LPZ esošās iekārtas imunitātes līmeņi, piemēram, elektropārvades līnijām un iekārtu savienojumiem saskaņā ar IEC 61000-4-5 un IEC 60664-1; telekomunikāciju līnijām un iekārtu savienojumiem saskaņā ar IEC 61000-4-5, ITU-T K.20 un ITU-T K.21, kā arī citām līnijām un iekārtu savienojumiem saskaņā ar ražotāja norādījumiem.

Elektrisko un elektronisko komponentu ražotājiem jāspēj sniegt nepieciešamo informāciju par imunitātes līmeni saskaņā ar EMS standartiem. Pretējā gadījumā vēja turbīnu ražotājam jāveic testi, lai noteiktu imunitātes līmeni. LPZ komponentu noteiktais imunitātes līmenis tieši nosaka nepieciešamo sprieguma aizsardzības līmeni LPZ robežām. Vajadzības gadījumā sistēmas imunitāte ir jāpierāda ar visiem uzstādītajiem SPD un aizsargājamo aprīkojumu.

Strāvas padeves aizsardzība

Vēja turbīnas transformatoru var uzstādīt dažādās vietās (atsevišķā sadales stacijā, torņa pamatnē, tornī, perlamutrā). Lielu vēja turbīnu gadījumā, piemēram, neaizsargāts 20 kV kabelis torņa pamatnē tiek novadīts uz vidēja sprieguma sadales iekārtu iekārtām, kas sastāv no vakuuma automātiskā slēdža, mehāniski bloķēta selektora slēdža atvienotāja, izejošā zemējuma slēdža un aizsargreleja.

MV kabeļi tiek novadīti no MV sadales iekārtas uzstādīšanas vēja turbīnas tornī līdz transformatoram, kas atrodas nacelā. Transformators ar TN-C sistēmu (L1; L2; L3; PEN vadītājs; 3PhY; 3 W + G) padod vadības skapi torņa pamatnē, sadales skapīti perlamutrā un piķa sistēmu rumbā. Pārslēdzēju skapis nacellā piegādā elektroiekārtas ar maiņstrāvas spriegumu 230/400 V.

Saskaņā ar IEC 60364-4-44 visām elektriskajām iekārtām, kas uzstādītas vēja turbīnā, jābūt ar noteiktu nominālo impulsu izturības spriegumu atbilstoši vēja turbīnas nominālajam spriegumam. Tas nozīmē, ka uzstādāmajiem pārsprieguma ierobežotājiem jābūt vismaz noteiktajam sprieguma aizsardzības līmenim atkarībā no sistēmas nominālā sprieguma. Pārsprieguma novadītājiem, ko izmanto 400/690 V barošanas sistēmu aizsardzībai, minimālajam sprieguma aizsardzības līmenim jābūt ≤2,5 kV, savukārt pārsprieguma novadītājam, ko izmanto 230/400 V barošanas avotu aizsardzībai, jābūt sprieguma aizsardzības līmenim līdz ≤1,5 kV, lai nodrošinātu jutīgu elektrisko / elektronisko iekārtu aizsardzību. Lai izpildītu šo prasību, ir jāuzstāda 400/690 V barošanas sistēmu pārsprieguma aizsargierīces, kas spēj bez iznīcināšanas vadīt zibens strāvu 10/350 μs viļņu formā un nodrošina sprieguma aizsardzības līmeni Up ≤ 2,5 kV.

230/400 V barošanas sistēmas

Vadības skapja torņa pamatnē, sadales skapja perlamutra un piķa sistēmas rumbā sprieguma padeve ar 230/400 V TN-C sistēmu (3PhY, 3W + G) jāaizsargā ar II klasi. pārsprieguma slāpētāji, piemēram, SLP40-275 / 3S.

Gaisa kuģa brīdinājuma gaismas aizsardzība

Gaisa kuģa brīdinājuma gaisma uz sensora masta LPZ 0B jāaizsargā, izmantojot II klases pārsprieguma ierobežotāju attiecīgajās zonu pārejās (LPZ 0B → 1, LPZ 1 → 2) (1. tabula).

400 / 690V barošanas sistēmas Koordinēti vienpola zibens strāvas novadītāji ar augstu sekojošās strāvas ierobežojumu 400/690 V barošanas sistēmām, piemēram, SLP40-750 / 3S, jāinstalē, lai aizsargātu transformatoru 400/690 V , invertori, tīkla filtri un mēraparatūra.

Ģeneratoru līniju aizsardzība

Ņemot vērā augsta sprieguma pielaides, jāinstalē II klases pārsprieguma ierobežotāji nominālajam spriegumam līdz 1000 V, lai aizsargātu ģeneratora rotora tinumu un invertora barošanas līniju. Papildu dzirksteļspraugu balstīts ar nominālo jaudas frekvenci iztur spriegumu UN / AC = 2,2 kV (50 Hz) tiek izmantots potenciāla izolēšanai un lai novērstu varistoru balstītu ierobežotāju priekšlaicīgu darbību sprieguma svārstību dēļ, kas var notikt invertora darbības laikā. Katrā ģeneratora statora pusē ir uzstādīts modulārs trīs polu II klases pārsprieguma novadītājs ar paaugstinātu varistora nominālo spriegumu 690 V sistēmām.

SLP40-750 / 3S tipa trīspolu II klases pārsprieguma ierobežotāji ir īpaši izstrādāti vēja turbīnām. Viņiem varistora Umov nominālais spriegums ir 750 V AC, ņemot vērā sprieguma svārstības, kas var rasties darbības laikā.

Pārsprieguma ierobežotāji IT sistēmām

Pārsprieguma ierobežotāji elektronisko ierīču aizsardzībai telekomunikāciju un signalizācijas tīklos pret zibens spērienu un citu īslaicīgu pārspriegumu netiešu un tiešu iedarbību ir aprakstīti IEC 61643-21 un ir uzstādīti pie zonas robežām atbilstoši zibensaizsardzības zonas koncepcijai.

Daudzpakāpju ierobežotāji jāprojektē bez neredzamajiem punktiem. Jānodrošina, lai dažādie aizsardzības posmi būtu savstarpēji saskaņoti, pretējā gadījumā ne visi aizsardzības posmi tiks aktivizēti, izraisot pārsprieguma aizsargierīces bojājumus.

Lielākajā daļā gadījumu stikla šķiedras kabeļi tiek izmantoti IT līniju novadīšanai vēja turbīnā un vadības skapju savienošanai no torņa pamatnes līdz perlamutram. Kabeļus starp izpildmehānismiem un sensoriem un vadības skapjiem realizē ar aizsargātiem vara kabeļiem. Tā kā elektromagnētiskās vides radītie traucējumi nav izslēgti, stikla šķiedras kabeļi nav jāaizsargā ar pārsprieguma ierobežotājiem, ja vien stikla šķiedras kabelim nav metāla apvalka, kas jāintegrē tieši potenciālu savienojumā vai ar pārsprieguma aizsargierīcēm.

Parasti šādas aizsargātas signālu līnijas, kas savieno izpildmehānismus un sensorus ar vadības skapjiem, jāaizsargā ar pārsprieguma aizsargierīcēm:

• Meteoroloģiskās stacijas signālu līnijas uz sensora masta.
• Signāla līnijas, kas novirzītas starp rati un piķa sistēmu rumbā.
• Signāla līnijas piķa sistēmai.

Meteoroloģiskās stacijas signāllīnijas

Signāla līnijas (4 - 20 mA saskarnes) starp meteoroloģiskās stacijas sensoriem un sadales skapi tiek novadītas no LPZ 0B uz LPZ 2, un tās var aizsargāt ar FLD2-24. Šie vietu taupošie kombinētie ierobežotāji aizsargā divas vai četras atsevišķas līnijas ar kopēju atskaites potenciālu, kā arī nesabalansētas saskarnes, un tās ir pieejamas ar tiešu vai netiešu vairoga zemējumu. Vairogu zemēšanai tiek izmantoti divi elastīgi atsperes spailes pastāvīgai zemas pretestības vairoga saskarei ar aizsargu aizsargāto un neaizsargāto pusi.

Laboratorijas testi saskaņā ar IEC 61400-24

IEC 61400-24 aprakstītas divas pamatmetodes vēja turbīnu sistēmas līmeņa imunitātes testu veikšanai:

• Veicot impulsa strāvas testus darba apstākļos, impulsa strāvas vai daļējas zibens strāvas tiek ievadītas atsevišķās vadības sistēmas līnijās, kamēr ir barošanas spriegums. To darot, aizsargājamajai iekārtai, ieskaitot visus SPD, tiek veikts impulsa strāvas tests.
• Otra testa metode simulē zibens elektromagnētisko impulsu (LEMP) elektromagnētisko iedarbību. Pilnīga zibens strāva tiek ievadīta konstrukcijā, kas izlādē zibens strāvu, un tiek analizēta elektriskās sistēmas darbība, pēc iespējas reālāk simulējot kabeļus ekspluatācijas apstākļos. Zibens strāvas stāvums ir izšķirošais testa parametrs.