Защита от молний и перенапряжения для ветряных турбин

С ростом осведомленности о глобальном потеплении и ограничениях наших ископаемых видов топлива становится очевидной необходимость найти лучший возобновляемый источник энергии. Использование энергии ветра - быстрорастущая отрасль. Такие установки обычно располагаются на открытой и возвышенной местности и, как таковые, представляют собой привлекательные точки захвата для грозовых разрядов. Если необходимо поддерживать надежное электроснабжение, важно уменьшить источники повреждения от перенапряжения. LSP предлагает широкий спектр устройств защиты от перенапряжения, подходящих как для прямых, так и для частичных токов молнии.

Защита от молний и перенапряжения для ветряных турбин

ЛСП имеет полный набор продуктов защиты от перенапряжения для ветряных турбин. Предложение от LSP до различных средств защиты, устанавливаемых на DIN-рейку, а также для мониторинга перенапряжения и молнии. По мере того, как мы вступаем в историю, когда стремление к зеленой энергии и технологиям постоянно приводит к строительству новых ветряных электростанций и расширению существующих ветряных электростанций, производители турбин и владельцы / операторы ветряных электростанций все больше осознают затраты, связанные с удары молнии. Денежный ущерб, который операторы несут в случае удара молнии, бывает двух форм: затраты, связанные с заменой оборудования из-за физического повреждения, и затраты, связанные с отключением системы и отсутствием выработки электроэнергии. Турбинные электрические системы постоянно сталкиваются с проблемами окружающей среды, при этом ветряные турбины обычно являются самыми высокими конструкциями в установке. Из-за суровых погодных условий, которым они будут подвергаться, в сочетании с ожиданием того, что турбина будет поражена молнией несколько раз в течение всего срока ее службы, затраты на замену и ремонт оборудования должны быть включены в бизнес-план любого оператора ветряной электростанции. Ущерб от прямого и непрямого удара молнии создается сильными электромагнитными полями, которые создают переходные перенапряжения. Эти перенапряжения затем передаются через электрическую систему непосредственно на чувствительное оборудование внутри самой турбины. Скачок распространяется по системе, вызывая как немедленное, так и скрытое повреждение схем и компьютеризированного оборудования. Такие компоненты, как генераторы, трансформаторы и преобразователи мощности, а также управляющая электроника, системы связи и SCADA потенциально могут быть повреждены скачками напряжения, создаваемыми молнией. Прямое и немедленное повреждение может быть очевидным, но скрытое повреждение, которое происходит в результате нескольких ударов или многократного воздействия скачков напряжения, может произойти с ключевыми силовыми компонентами в ветряной турбине, подвергшейся воздействию, во многих случаях такое повреждение не покрывается гарантиями производителя, и, следовательно, затраты на ремонт и замену ложатся на операторов.

Автономные расходы - еще один важный фактор, который необходимо учитывать в любом бизнес-плане, связанном с ветряной электростанцией. Эти затраты возникают, когда турбина выходит из строя и должна ремонтироваться сервисной бригадой, или когда требуется замена компонентов, что связано как с затратами на покупку, транспортировку и установку. Доходы, которые могут быть потеряны из-за одного удара молнии, могут быть значительными, а скрытый ущерб, который наносится с течением времени, увеличивает эту сумму. Продукт LSP для защиты ветряных турбин значительно снижает связанные с этим расходы, поскольку может безотказно выдерживать несколько ударов молнии даже после нескольких ударов.

Корпус для систем защиты от перенапряжения для ветряных труб

Постоянное изменение климатических условий в сочетании с растущей зависимостью от ископаемого топлива вызвали большой интерес к устойчивым возобновляемым источникам энергии во всем мире. Одной из самых многообещающих технологий в зеленой энергии является энергия ветра, которую, за исключением высоких начальных затрат, выбрали бы многие страны мира. Например, в Португалии цель производства энергии ветра с 2006 по 2010 год заключалась в увеличении до 25% общего производства энергии ветра, цель, которая была достигнута и даже превзойдена в последующие годы. В то время как агрессивные правительственные программы, стимулирующие производство ветровой и солнечной энергии, значительно расширили ветроэнергетику, с увеличением количества ветряных турбин повышается вероятность поражения турбин молнией. Прямые удары по ветровым турбинам стали признаны серьезной проблемой, и существуют уникальные проблемы, которые делают защиту от молний более сложной задачей в ветроэнергетике, чем в других отраслях.

Конструкция ветряных турбин уникальна, и эти высокие конструкции, в основном состоящие из металла, очень чувствительны к повреждениям от ударов молнии. Их также трудно защитить с помощью обычных технологий защиты от перенапряжения, которые в основном приносят в жертву себя после единственного скачка напряжения. Ветровые турбины могут подниматься на высоту более 150 метров и обычно располагаются на возвышенности в удаленных районах, подверженных воздействию стихийных бедствий, включая удары молний. Наиболее уязвимыми компонентами ветряной турбины являются лопасти и гондола, которые обычно изготавливаются из композитных материалов, которые не выдерживают прямого удара молнии. Типичный прямой удар обычно случается с лопастями, создавая ситуацию, когда помпаж проходит через все компоненты турбины внутри ветряной мельницы и, возможно, на все электрически связанные зоны фермы. Области, обычно используемые для ветряных электростанций, имеют плохие условия заземления, а современная ветряная электростанция оснащена чрезвычайно чувствительной электроникой. Все эти проблемы делают защиту ветряных турбин от повреждений, связанных с молнией, наиболее сложной задачей.

Внутри самой конструкции ветряной турбины электроника и подшипники очень чувствительны к повреждению молнией. Затраты на техническое обслуживание ветряных турбин высоки из-за трудностей с заменой этих компонентов. Внедрение технологий, которые могут улучшить средние статистические показатели для необходимой замены компонентов, является источником широких дискуссий в большинстве советов директоров и правительственных агентств, связанных с производством энергии ветра. Надежный характер линейки продуктов для защиты от перенапряжения является уникальным среди технологий защиты от перенапряжения, поскольку он продолжает защищать оборудование даже при активации, и нет необходимости в замене или сбросе после грозового перенапряжения. Это позволяет ветровым генераторам оставаться в сети в течение более длительных периодов времени. Любые улучшения статистических средних значений автономных статусов и времени простоя турбин на техническое обслуживание в конечном итоге повлекут за собой дополнительные расходы для потребителя.

Предотвращение повреждения низковольтных цепей и цепей управления имеет решающее значение, поскольку исследования показали, что более 50% отказов ветряных турбин вызваны поломками этих типов компонентов. Задокументированные поломки оборудования, связанные с прямыми и индуцированными ударами молнии, а также выбросами обратного тока, которые распространяются сразу после удара молнии, являются обычным явлением. Грозовые разрядники, установленные на стороне электросети систем, заземляются вместе со стороной низкого напряжения, чтобы уменьшить сопротивление заземления, увеличивая способность всей цепи выдерживать удар по одной ветряной турбине.

Защита от молний и перенапряжения для ветряных турбин

В этой статье описывается реализация мер защиты от молний и перенапряжения для электрических и электронных устройств и систем ветряной турбины.

Ветряные турбины очень уязвимы к воздействию прямых ударов молнии из-за их большой открытой поверхности и высоты. Поскольку риск удара молнии в ветряную турбину увеличивается квадратично с ее высотой, можно подсчитать, что в ветряную турбину мощностью несколько мегаватт попадает прямой удар молнии примерно каждые двенадцать месяцев.

Компенсация питания должна компенсировать высокие инвестиционные затраты в течение нескольких лет, а это означает, что необходимо избегать простоев в результате разряда молнии и перенапряжения и связанных с этим затрат на замену пары. Вот почему необходимы комплексные меры защиты от молний и перенапряжения.

При планировании системы молниезащиты для ветряных турбин необходимо учитывать не только вспышки от облака к земле, но и вспышки от земли к облаку, так называемые восходящие лидеры, для объектов высотой более 60 м в открытых местах. . Высокий электрический заряд этих восходящих лидеров должен быть особенно принят во внимание для защиты лопастей ротора и выбора подходящих разрядников тока молнии.

Стандартизация - защита от молний и перенапряжения для ветряных турбин
Концепция защиты должна основываться на международных стандартах IEC 61400-24, серии стандартов IEC 62305 и рекомендациях классификационного общества Germanischer Lloyd.

Меры защиты
IEC 61400-24 рекомендует выбирать все подкомпоненты системы молниезащиты ветряной турбины в соответствии с уровнем молниезащиты (LPL) I, если только анализ рисков не показывает, что достаточно более низкого LPL. Анализ рисков также может выявить, что разные субкомпоненты имеют разные LPL. IEC 61400-24 рекомендует, чтобы система молниезащиты основывалась на комплексной концепции молниезащиты.

Защита от молний и перенапряжения для ветряных турбин состоит из внешней системы молниезащиты (LPS) и мер защиты от перенапряжения (SPM) для защиты электрического и электронного оборудования. Для планирования мер защиты рекомендуется разделить ветряную турбину на молниезащитные зоны (ЗЗЗ).

Система защиты от молний и перенапряжения для ветряных турбин защищает две подсистемы, которые можно найти только в ветровых турбинах, а именно лопасти ротора и механическую силовую передачу.

В стандарте IEC 61400-24 подробно описано, как защитить эти особые части ветряной турбины и как доказать эффективность мер молниезащиты.

В соответствии с этим стандартом рекомендуется проводить высоковольтные испытания для проверки способности соответствующих систем выдерживать ток молнии с первым и, если возможно, длинным ходом при общем разряде.

Сложные проблемы, связанные с защитой лопастей ротора и вращающихся частей / подшипников, должны быть подробно изучены и зависят от производителя и типа компонентов. Стандарт IEC 61400-24 предоставляет важную информацию в этом отношении.

Концепция зоны молниезащиты
Концепция зоны молниезащиты - это мера структурирования для создания определенной среды EMC в объекте. Определенная среда электромагнитной совместимости определяется помехоустойчивостью используемого электрического оборудования. Концепция зоны молниезащиты позволяет снизить кондуктивные и излучаемые помехи на границах до определенных значений. По этой причине охраняемый объект подразделяется на охранные зоны.

Метод катящейся сферы может использоваться для определения LPZ 0A, а именно частей ветряной турбины, которые могут подвергаться прямым ударам молнии, и LPZ 0B, а именно частей ветряной турбины, которые защищены от прямых ударов молнии внешним воздухом. оконечные системы или молниеприемники, встроенные в части ветряной турбины (например, в лопасти ротора).

Согласно IEC 61400-24 метод катящейся сферы нельзя использовать для самих лопастей ротора. По этой причине конструкция системы молниеприемника должна быть проверена в соответствии с главой 8.2.3 стандарта IEC 61400-24.

На рис. 1 показано типичное применение метода катящейся сферы, а на рис. 2 показано возможное разделение ветряной турбины на различные зоны молниезащиты. Разделение на молниезащитные зоны зависит от конструкции ветряной турбины. Поэтому следует соблюдать конструкцию ветряка.

Тем не менее, решающим является то, что параметры молнии, вводимые извне ветряной турбины в LPZ 0A, уменьшаются с помощью соответствующих мер экранирования и устройств защиты от перенапряжения на всех границах зон, чтобы электрические и электронные устройства и системы внутри ветряной турбины могли работать. безопасно.

Защитные меры
Кожух должен быть выполнен в виде закрытого металлического экрана. Это означает, что в кожухе достигается объем с электромагнитным полем, который значительно ниже, чем поле вне ветряной турбины.

В соответствии с IEC 61400-24 стальная трубчатая опора, используемая преимущественно для больших ветряных турбин, может считаться почти идеальной клеткой Фарадея, наиболее подходящей для защиты от электромагнитного излучения. Распределительные устройства и шкафы управления в кожухе или «гондоле» и, если есть, в производственном здании также должны быть металлическими. Соединительные кабели должны иметь внешний экран, способный выдерживать токи молнии.

Экранированные кабели устойчивы к электромагнитным помехам только в том случае, если экраны подключены к эквипотенциальному соединению на обоих концах. Прикосновение к экранам должно осуществляться с помощью полностью (360 °) контактных клемм без прокладки на ветряной турбине длинных соединительных кабелей, несовместимых с ЭМС.

Магнитное экранирование и прокладка кабеля должны выполняться в соответствии с разделом 4 IEC 62305-4. По этой причине следует использовать общие рекомендации по установке, совместимой с ЭМС, согласно IEC / TR 61000-5-2.

К мерам защиты относятся, например:

• Установка металлической оплетки на гондолы с покрытием из стеклопластика.
• Металлическая башня.
• Шкафы распределительные металлические.
• Шкафы управления металлические.
• Экранированные соединительные кабели, несущие ток молнии (металлический кабельный канал, экранированная труба и т.п.).
• Экранирование кабеля.

Внешние меры молниезащиты
Функция внешней LPS заключается в перехвате прямых ударов молнии, в том числе ударов молнии в опору ветряной турбины, и отвод тока молнии от точки удара до земли. Он также используется для распределения тока молнии в земле без термического или механического повреждения или опасного искрения, которое может вызвать пожар или взрыв и подвергнуть опасности людей.

Возможные точки удара ветряной турбины (кроме лопастей ротора) можно определить с помощью метода катящейся сферы, показанного на рис. 1. Для ветряных турбин рекомендуется использовать класс LPS I. Следовательно, катящаяся сфера с радиус r = 20 м прокатывается по ветряной турбине для определения точек удара. Системы молниеприемника требуются там, где сфера контактирует с ветряной турбиной.

Конструкция гондолы / кожуха должна быть интегрирована в систему молниезащиты, чтобы гарантировать, что удары молнии в гондоле поразят либо природные металлические детали, способные выдержать эту нагрузку, либо систему молниеприемника, предназначенную для этой цели. Гондолы с покрытием из стеклопластика должны быть оснащены системой молниеприемника и токоотводами, образующими кожух вокруг гондолы.

Система молниеприемника, включая неизолированные проводники в этой клетке, должна быть способна выдерживать удары молнии в соответствии с выбранным уровнем молниезащиты. Другие проводники в клетке Фарадея должны быть сконструированы таким образом, чтобы они выдерживали долю тока молнии, которому они могут подвергаться. В соответствии с IEC 61400-24 системы молниеприемников для защиты измерительного оборудования, установленного за пределами гондолы, должны быть спроектированы в соответствии с общими требованиями IEC 62305-3, а токоотводы должны быть подключены к клетке, описанной выше.

«Природные компоненты», изготовленные из проводящих материалов, которые постоянно устанавливаются в / на ветряной турбине и остаются неизменными (например, система молниезащиты лопастей ротора, подшипники, основные рамы, гибридная башня и т. Д.), Могут быть интегрированы в LPS. Если ветряные турбины имеют металлическую конструкцию, можно предположить, что они соответствуют требованиям к внешней системе молниезащиты класса LPS I согласно IEC 62305.

Для этого требуется, чтобы удар молнии был надежно перехвачен LPS лопастей ротора, чтобы он мог быть отведен в систему заземления через естественные компоненты, такие как подшипники, базовые блоки, градирни и / или байпасные системы (например, открытые искровые разрядники, угольные щетки).

Система молниеприемника / токоотвод
Как показано на фиг. 1, лопасти ротора; гондола с надстройками; ступица ротора и башня ветряной турбины могут быть поражены молнией.
Если они могут безопасно перехватить максимальный импульсный ток молнии в 200 кА и отвести его в систему заземления, они могут использоваться как «естественные компоненты» системы молниеприемника внешней системы молниезащиты ветряной турбины.

Металлические рецепторы, которые представляют собой определенные точки удара молнии, часто устанавливаются вдоль лезвия из стеклопластика для защиты лопастей ротора от повреждений молнией. От приемника к основанию лопасти проложен токоотвод. В случае удара молнии можно предположить, что удар молнии попадает в наконечник лопасти (приемник) и затем разряжается через токоотвод внутри лопасти в систему заземления через гондолу и башню.

Система заземления
Система заземления ветряной турбины должна выполнять несколько функций, таких как индивидуальная защита, защита от электромагнитных помех и молниезащита.

Эффективная система заземления (см. Рис. 3) необходима для распределения токов молнии и предотвращения разрушения ветряной турбины. Кроме того, система заземления должна защищать людей и животных от поражения электрическим током. В случае удара молнии система заземления должна отводить большие токи молнии на землю и распределять их по земле без опасных тепловых и / или электродинамических эффектов.

В общем, важно установить систему заземления для ветряной турбины, которая используется для защиты ветряной турбины от ударов молнии и заземления системы электроснабжения.

Примечание. Нормативы по электрическому оборудованию высокого напряжения, такие как Cenelec HO 637 S1 или применимые национальные стандарты, определяют, как проектировать систему заземления для предотвращения высоких напряжений прикосновения и скачков напряжения, вызванных короткими замыканиями в системах высокого или среднего напряжения. Что касается защиты людей, стандарт IEC 61400-24 ссылается на IEC // TS 60479-1 и IEC 60479-4.

Расположение заземляющих электродов

В стандарте IEC 62305-3 описаны два основных типа заземляющих электродов для ветряных турбин:

Тип A: Согласно Приложению I к IEC 61400-24, это устройство не должно использоваться для ветряных турбин, но оно может быть использовано для пристроек (например, зданий, содержащих измерительное оборудование, или офисных навесов в связи с ветряной электростанцией). Заземляющие электроды типа А состоят из горизонтальных или вертикальных заземляющих электродов, соединенных как минимум двумя токоотводами в здании.

Тип B: Согласно Приложению I к IEC 61400-24, это устройство должно использоваться для ветряных турбин. Он состоит либо из внешнего кольцевого заземляющего электрода, установленного в земле, либо из заземляющего электрода в фундаменте. Кольцевые заземляющие электроды и металлические детали в фундаменте должны быть подключены к конструкции башни.

Усиление фундамента башни должно быть интегрировано в концепцию заземления ветряной турбины. Система заземления основания башни и операционного здания должна быть соединена с помощью ячеистой сети заземляющих электродов, чтобы получить систему заземления, охватывающую как можно большую площадь. Чтобы предотвратить чрезмерное скачкообразное напряжение в результате удара молнии, вокруг основания мачты должны быть установлены устойчивые к коррозии кольцевые заземляющие электроды, контролирующие потенциал (см. Рис. 3).

Электроды заземления фундамента

Электроды заземления фундамента имеют технический и экономический смысл и, например, требуются в Немецких условиях технического подключения (TAB) энергоснабжающих компаний. Заземляющие электроды фундамента являются частью электроустановки и выполняют важные функции безопасности. По этой причине они должны устанавливаться квалифицированными электриками или под наблюдением квалифицированного электрика.

Металлы, используемые для заземляющих электродов, должны соответствовать материалам, перечисленным в таблице 7 стандарта IEC 62305-3. Всегда необходимо учитывать коррозионное поведение металла в земле. Электроды заземления фундамента должны быть изготовлены из оцинкованной или неоцинкованной стали (круглой или полосовой стали). Круглая сталь должна иметь минимальный диаметр 10 мм. Полоса стальная должна иметь размеры не менее 30 х 3,5 мм. Обратите внимание, что этот материал должен быть покрыт бетоном не менее 5 см (защита от коррозии). Заземляющий электрод фундамента должен быть соединен с основной шиной уравнивания потенциалов ветряной турбины. Устойчивые к коррозии соединения должны выполняться через фиксированные точки заземления клеммных наконечников из нержавеющей стали. Кроме того, в земле необходимо установить кольцевой заземляющий электрод из нержавеющей стали.

Защита при переходе с LPZ 0A на LPZ 1

Чтобы гарантировать безопасную работу электрических и электронных устройств, границы LPZ должны быть экранированы от излучаемых помех и защищены от кондуктивных помех (см. Рис. 2 и 4). Устройства защиты от перенапряжения, способные разряжать большие токи молнии без разрушения, должны быть установлены на переходе от LPZ 0A к LPZ 1 (также называемое «уравнивание потенциалов молнии»). Эти устройства защиты от перенапряжения называются разрядниками тока молнии класса I и испытываются с помощью импульсных токов с формой волны 10/350 мкс. При переходе с LPZ 0B на LPZ 1 и LPZ 1 и выше необходимо справляться только с импульсными токами низкой энергии, вызванными напряжениями, наведенными вне системы, или скачками, генерируемыми в системе. Эти устройства защиты от перенапряжения называются разрядниками для защиты от перенапряжений класса II и испытываются с помощью импульсных токов с формой волны 8/20 мкс.

Согласно концепции зоны молниезащиты, все входящие кабели и линии должны быть интегрированы в систему уравнивания потенциалов молнии без исключения с помощью разрядников тока молнии класса I на границе от LPZ 0A до LPZ 1 или от LPZ 0A до LPZ 2.

Другое локальное уравнивание потенциалов, в которое должны быть интегрированы все кабели и линии, входящие в эту границу, должно быть установлено для каждой последующей границы зоны в защищаемом объеме.

Ограничители перенапряжения типа 2 должны быть установлены при переходе от LPZ 0B к LPZ 1 и от LPZ 1 к LPZ 2, тогда как ОПН класса III должны быть установлены при переходе от LPZ 2 к LPZ 3. Функции класса II и класса III разрядники для защиты от перенапряжений предназначены для уменьшения остаточных помех вышестоящих ступеней защиты и для ограничения перенапряжений, индуцированных или генерируемых внутри ветряной турбины.

Выбор SPD на основе уровня защиты по напряжению (Up) и устойчивости оборудования

Чтобы описать Up в LPZ, должны быть определены уровни помехоустойчивости оборудования в LPZ, например, для линий питания и соединений оборудования в соответствии с IEC 61000-4-5 и IEC 60664-1; для телекоммуникационных линий и соединений оборудования в соответствии с IEC 61000-4-5, ITU-T K.20 и ITU-T K.21, а также для других линий и соединений оборудования в соответствии с инструкциями производителя.

Производители электрических и электронных компонентов должны иметь возможность предоставить необходимую информацию об уровне защиты в соответствии со стандартами ЭМС. В противном случае производитель ветряной турбины должен провести испытания для определения уровня помехоустойчивости. Определенный уровень защиты компонентов в LPZ напрямую определяет требуемый уровень защиты по напряжению для границ LPZ. Помехоустойчивость системы должна быть подтверждена, если применимо, со всеми установленными SPD и оборудованием, которое необходимо защитить.

Защита источника питания

Трансформатор ветряной турбины может быть установлен в разных местах (на отдельной распределительной станции, в основании башни, в башне, в гондоле). В случае больших ветряных турбин, например, неэкранированный кабель 20 кВ в основании мачты подводится к установкам распределительного устройства среднего напряжения, состоящим из вакуумного выключателя, селекторного выключателя нагрузки с механической блокировкой, выходного заземлителя и защитного реле.

Кабели среднего напряжения проложены от распределительного устройства среднего напряжения в башне ветряной турбины к трансформатору, расположенному в гондоле. Трансформатор питает шкаф управления в основании башни, шкаф КРУ в гондоле и систему шага в ступице посредством системы TN-C (L1; L2; L3; PEN-проводник; 3PhY; 3 W + G). Шкаф КРУ в гондоле подает на электрооборудование переменное напряжение 230/400 В.

В соответствии с IEC 60364-4-44 все электрическое оборудование, установленное в ветряной турбине, должно иметь определенное номинальное импульсное выдерживаемое напряжение в соответствии с номинальным напряжением ветряной турбины. Это означает, что устанавливаемые ограничители перенапряжения должны иметь как минимум указанный уровень защиты по напряжению в зависимости от номинального напряжения системы. Ограничители перенапряжения, используемые для защиты систем электропитания 400/690 В, должны иметь минимальный уровень защиты по напряжению Up ≤ 2,5 кВ, тогда как ОПН, используемые для защиты систем электропитания 230/400 В, должны иметь уровень защиты по напряжению Up ≤1,5 кВ для защиты чувствительного электрического / электронного оборудования. Для выполнения этого требования необходимо установить устройства защиты от перенапряжения для систем электроснабжения 400/690 В, которые способны проводить без разрушения токи молнии с формой волны 10/350 мкс и обеспечивать уровень защиты по напряжению Up ≤ 2,5 кВ.

Системы электроснабжения 230/400 В

Электропитание шкафа управления в основании башни, шкафа КРУ в гондоле и системы шага в ступице с помощью системы 230/400 В TN-C (3PhY, 3W + G) должно быть защищено по классу II. ограничители перенапряжения, такие как SLP40-275 / 3S.

Защита сигнальной лампы самолета

Предупредительный световой сигнал самолета на мачте датчика в LPZ 0B должен быть защищен с помощью разрядника для защиты от перенапряжения класса II на соответствующих переходах между зонами (LPZ 0B → 1, LPZ 1 → 2) (Таблица 1).

Системы электропитания 400/690 В Для защиты трансформатора 400/690 В должны быть установлены координированные однополюсные разрядники тока молнии с высоким ограничением последующего тока для систем электропитания 40/750 В, таких как SLP3-400 / 690S. , инверторы, сетевые фильтры и измерительное оборудование.

Защита генераторных линий

Принимая во внимание допуски на высокое напряжение, для защиты обмотки ротора генератора и линии питания инвертора необходимо установить ОПН класса II на номинальное напряжение до 1000 В. Дополнительный разрядник на основе искрового промежутка с номинальным выдерживаемым напряжением промышленной частоты UN / AC = 2,2 кВ (50 Гц) используется для изоляции потенциала и предотвращения преждевременного срабатывания разрядников на основе варистора из-за возможных колебаний напряжения. во время работы инвертора. Модульный трехполюсный ОПН класса II с повышенным номинальным напряжением варистора для систем 690 В устанавливается с каждой стороны статора генератора.

Модульные трехполюсные ОПН класса II типа SLP40-750 / 3S разработаны специально для ветряных турбин. Они имеют номинальное напряжение варистора Umov 750 В переменного тока с учетом колебаний напряжения, которые могут возникнуть во время работы.

Ограничители перенапряжения для IT-систем

Ограничители перенапряжения для защиты электронного оборудования в телекоммуникационных и сигнальных сетях от косвенного и прямого воздействия ударов молнии и других переходных скачков напряжения описаны в IEC 61643-21 и устанавливаются на границах зон в соответствии с концепцией зон молниезащиты.

Многоступенчатые ОПН необходимо проектировать без мертвых зон. Необходимо убедиться, что различные ступени защиты согласованы друг с другом, в противном случае не все ступени защиты будут активированы, что приведет к неисправности устройства защиты от перенапряжения.

В большинстве случаев стекловолоконные кабели используются для прокладки ИТ-линий в ветряную турбину и для соединения шкафов управления от основания башни к гондоле. Кабельная проводка между исполнительными механизмами и датчиками и шкафами управления выполняется экранированными медными кабелями. Поскольку помехи со стороны электромагнитной среды исключены, стекловолоконные кабели не должны быть защищены разрядниками, если только стекловолоконный кабель не имеет металлической оболочки, которая должна быть встроена непосредственно в систему уравнивания потенциалов или с помощью устройств защиты от перенапряжения.

Как правило, следующие экранированные сигнальные линии, соединяющие исполнительные механизмы и датчики со шкафами управления, должны быть защищены устройствами защиты от перенапряжения:

• Сигнальные линии метеостанции на сенсорной мачте.
• Сигнальные линии проходят между гондолой и системой шага в ступице.
• Сигнальные линии для системы питча.

Сигнальные линии метеостанции

Сигнальные линии (интерфейсы 4-20 мА) между датчиками метеостанции и шкафом распределительного устройства проложены от LPZ 0B к LPZ 2 и могут быть защищены с помощью FLD2-24. Эти компактные комбинированные разрядники защищают две или четыре одиночные линии с общим опорным потенциалом, а также несимметричные интерфейсы и доступны с прямым или непрямым заземлением экрана. Для заземления экрана используются две гибкие пружинные клеммы для постоянного низкоомного контакта экрана с защищаемой и незащищенной стороной разрядника.

Лабораторные испытания согласно IEC 61400-24

В стандарте IEC 61400-24 описаны два основных метода проведения испытаний на невосприимчивость ветряных турбин на уровне системы:

• Во время испытаний импульсным током в рабочих условиях импульсные токи или частичные токи молнии вводятся в отдельные линии системы управления при наличии напряжения питания. При этом защищаемое оборудование, включая все SPD, подвергается испытанию импульсным током.
• Второй метод испытаний моделирует электромагнитные эффекты электромагнитных импульсов молнии (LEMP). Полный ток молнии вводится в структуру, которая разряжает ток молнии, и поведение электрической системы анализируется посредством моделирования кабельной разводки в рабочих условиях, насколько это возможно. Крутизна тока молнии - решающий параметр испытания.