Proteksyon ng kidlat at pag-akyat para sa sistema ng turbine ng hangin

Sa lumalaking kamalayan ng global warming at ang mga limitasyon sa aming fossil based fuel, nagiging maliwanag ang pangangailangan na makahanap ng mas mababagong mapagkukunan ng enerhiya. Ang paggamit ng enerhiya ng hangin ay isang mabilis na lumalagong industriya. Ang nasabing pag-install ay karaniwang matatagpuan sa bukas at mataas na lupain at tulad ng kaakit-akit na mga puntos ng pagkuha para sa mga pagpapalabas ng kidlat. Kung mapapanatili ang maaasahang panustos mahalaga na ang mga mapagkukunan ng labis na boltahe na pinsala ay mapagaan. Nagbibigay ang LSP ng isang malawak na hanay ng mga aparato ng proteksyon ng paggulong na angkop sa parehong direkta at bahagyang mga alon ng kidlat.

Proteksyon ng kidlat at pag-akyat para sa sistema ng turbine ng hangin

LSP ay may isang buong suite ng mga produktong proteksyon ng paggulong na magagamit para sa mga aplikasyon ng wind turbine. Ang pag-aalok mula sa LSP hanggang sa iba't ibang mga produkto ng proteksyon na DIN mount na proteksyon at pagsubaybay sa pagdagsa at kidlat. Sa pagpasok namin ng isang oras sa kasaysayan kung kailan ang pagtulak patungo sa berdeng enerhiya at teknolohiya ay patuloy na nagiging sanhi ng mas maraming mga bukid ng hangin na itatayo, at kasalukuyang pinalawak na mga sakahan ng hangin, ang parehong mga tagagawa ng turbine at mga may-ari / operator ng wind farm ay lalong nalalaman ang mga gastos na nauugnay sa kumikidlat. Ang pinsala sa pera na pinapanatili ng mga operator kapag may isang pagkakataon ng isang welga ng kidlat ay dumating sa dalawang anyo, ang mga gastos na nauugnay sa kapalit ng makinarya dahil sa pisikal na pinsala at ang mga gastos na nauugnay sa system na offline at hindi gumagawa ng lakas. Ang mga sistemang elektrikal ng turbine ay nakaharap sa patuloy na mga hamon ng tanawin na pumapaligid sa kanila, na ang mga turbine ng hangin sa pangkalahatan ay ang pinakamataas na istraktura sa isang pag-install. Dahil sa matitigas na panahon na ilantad ang mga ito, na sinamahan ng mga inaasahan ng isang turbine na tinamaan ng kidlat nang maraming beses sa buong habang-buhay, ang mga gastos sa pagpapalit at pag-aayos ng kagamitan ay dapat na isama sa plano ng negosyo ng sinumang operator ng wind farm. Ang direkta at hindi direktang pinsala ng welga ng kidlat ay nilikha ng matinding mga electromagnetic na patlang na lumilikha ng mga pansamantalang overvoltage. Ang mga overvoltage na ito ay pagkatapos ay dumaan sa electrical system nang direkta sa mga sensitibong kagamitan sa loob ng turbine mismo. Ang paggulong ay kumakalat sa pamamagitan ng system na gumagawa ng parehong agaran at nakatago na pinsala sa circuitry at computerized na kagamitan. Ang mga sangkap tulad ng mga generator, transformer, at power converter pati na rin ang kontrolin ang mga electronics, komunikasyon at mga sistema ng SCADA ay posibleng napinsala ng mga likhang likha ng pag-iilaw. Direkta at agarang pinsala ay maaaring maging halata, ngunit ang tagong pinsala na nangyayari bilang isang resulta ng maraming mga welga o paulit-ulit na pagkakalantad sa mga pagtaas ng alon ay maaaring mangyari sa mga pangunahing sangkap ng kuryente sa loob ng isang epekto ng turbine ng hangin, maraming beses ang pinsala na ito ay hindi sakop ng mga garantiya ng gumawa, at sa gayon ang ang mga gastos para sa pagkumpuni at kapalit ay bumagsak sa mga operator.

Ang mga gastos sa offline ay isa pang pangunahing kadahilanan na dapat malaman sa anumang plano sa negosyo na nauugnay sa isang wind farm. Ang mga gastos na ito ay dumating kapag ang isang turbine ay hindi pinagana at dapat na gumana ng isang pangkat ng serbisyo, o papalitan ang mga sangkap na nagsasangkot sa parehong gastos sa pagbili, transportasyon at pag-install. Ang mga kita na maaaring mawala dahil sa isang solong welga ng kidlat ay maaaring maging makabuluhan, at ang nakatago na pinsala na ginawa sa paglipas ng panahon ay nagdaragdag sa kabuuang iyon. Ang produktong proteksyon ng turbine ng hangin ng LSP ay makabuluhang binabawasan ang mga nauugnay na gastos sa pamamagitan ng kakayahang mapaglabanan ang maraming mga pag-angat ng kidlat nang walang pagkabigo, kahit na matapos ang maraming mga pagkakataon ng welga.

Ang kaso para sa mga sistema ng proteksyon ng paggulong para sa mga wind trubine

Ang patuloy na pagbabago sa mga kondisyon ng klima na sinamahan ng pagtaas ng pag-asa sa mga fossil fuel ay nagbigay ng malaking interes sa napapanatiling, napapanibagong mga mapagkukunang enerhiya sa buong mundo. Ang isa sa mga pinaka-promising teknolohiya sa berdeng enerhiya ay ang lakas ng hangin, na maliban sa mataas na gastos sa pagsisimula ay ang pipiliin ng maraming mga bansa sa buong mundo. Halimbawa, sa Portugal, ang hangarin sa paggawa ng lakas ng hangin mula 2006 hanggang 2010 ay tataas sa 25% ang kabuuang produksyon ng enerhiya ng lakas ng hangin, isang layunin na nakamit at nalampasan pa sa mga susunod na taon. Habang ang mga agresibong programa ng gobyerno na nagtutulak sa paggawa ng hangin at solar na enerhiya ay pinalawak nang malaki ang industriya ng hangin, sa pagtaas ng bilang ng mga turbine ng hangin ay tumaas ang posibilidad na ang mga turbina ay matamaan ng kidlat. Ang direktang pag-welga sa mga turbine ng hangin ay kinilala bilang isang seryosong problema, at may mga natatanging isyu na ginagawang mas mahirap ang proteksyon ng kidlat sa lakas ng hangin kaysa sa iba pang mga industriya.

Ang pagtatayo ng mga turbine ng hangin ay natatangi, at ang mga matangkad na istrakturang halos metal na ito ay madaling kapitan ng pinsala mula sa mga pag-atake ng kidlat. Mahirap din silang protektahan gamit ang maginoo na mga teknolohiya ng proteksyon ng paggulong na higit sa lahat ay isinasakripisyo ang kanilang sarili pagkatapos ng isang solong paggulong. Ang mga turbine ng hangin ay maaaring tumaas ng higit sa 150 metro ang taas, at karaniwang matatagpuan sa mataas na lupa sa mga malalayong lugar na nahantad sa mga elemento, kabilang ang mga pag-welga ng kidlat. Ang pinakalantad na mga bahagi ng isang turbine ng hangin ay ang mga blades at nacelle, at ang mga ito ay karaniwang gawa sa mga pinaghalo na materyales na hindi kayang panatilihin ang isang direktang welga ng kidlat. Ang isang tipikal na direktang welga ay karaniwang nangyayari sa mga blades, lumilikha ng isang sitwasyon kung saan ang paggulong ng alon ay naglalakbay sa lahat ng mga bahagi ng turbine sa loob ng windmill at potensyal sa lahat ng mga lugar na nakakonekta sa kuryente sa bukid. Ang mga lugar na karaniwang ginagamit para sa mga sakahan ng hangin ay nagpapakita ng hindi magandang kalagayan sa pag-earthing, at ang modernong sakahan ng hangin ay mayroong mga electronics sa pagpoproseso na hindi kapani-paniwala sensitibo. Ang lahat ng mga isyung ito ay ginagawang mapaghamong ang proteksyon ng mga turbine ng hangin mula sa pinsala na nauugnay sa kidlat.

Sa loob mismo ng istraktura ng turbine ng hangin, ang mga electronics at bearings ay madaling kapitan ng pinsala sa kidlat. Ang mga gastos sa pagpapanatili na nauugnay sa mga turbine ng hangin ay mataas dahil sa mga paghihirap sa pagpapalit ng mga sangkap na ito. Ang pagdadala ng mga teknolohiya na maaaring mapabuti ang mga average ng istatistika para sa kinakailangang kapalit ng sangkap ay isang mapagkukunan ng mahusay na talakayan sa loob ng karamihan sa mga silid ng lupon at mga ahensya ng gobyerno na kasangkot sa paggawa ng hangin. Ang matatag na kalikasan ng linya ng produkto ng proteksyon ng paggulong ay natatangi sa mga teknolohiya ng proteksyon ng paggulong dahil patuloy itong pinoprotektahan ang kagamitan kahit na naaktibo, at hindi na kailangan ng kapalit o pag-reset pagkatapos ng pag-akyat ng kidlat. Pinapayagan nito ang mga generator ng lakas ng hangin na manatiling online sa mas matagal na panahon. Ang anumang mga pagpapabuti sa mga average ng istatistika ng mga offline na katayuan at oras na ang mga turbine ay mas mababa para sa pagpapanatili sa huli ay magdadala ng karagdagang mga gastos sa consumer.

Ang pag-iwas sa pinsala sa mga boltahe na mababa ang boltahe at kontrol ay mahalaga, dahil ipinakita ng mga pag-aaral na higit sa 50% ng mga pagkabigo ng turbine ng hangin ay sanhi ng mga pagkasira ng mga ganitong uri ng sangkap. Ang mga dokumentadong pagkasira ng kagamitan na maiugnay sa direkta at sapilitan na mga pag-atake ng kidlat at pag-backflow na umakyat na kumakalat pagkatapos lamang ng pag-welga ng kidlat, ay karaniwan. Ang mga nag-aresto ng kidlat na naka-install sa power grid na bahagi ng mga system ay pinag-grounded kasama ng mababang bahagi ng boltahe upang mabawasan ang paglaban sa grounding, pagdaragdag ng kakayahan ng buong kadena upang mapaglabanan ang isang welga sa isang solong turbine ng hangin.

Proteksyon ng kidlat at pag-akyat para sa mga turbine ng hangin

Inilalarawan ng artikulong ito ang pagpapatupad ng mga hakbang sa proteksyon ng kidlat at paggulong para sa mga de-koryenteng at elektronikong aparato at system sa isang turbine ng hangin.

Ang mga turbine ng hangin ay lubos na masusugatan sa mga epekto ng direktang pag-aaklas ng kidlat dahil sa kanilang malawak na nakalantad na ibabaw at taas. Dahil ang peligro ng kidlat na tumama sa isang turbine ng hangin ay nagdaragdag quadratically sa taas nito, maaaring matantya na ang isang multi-megawatt wind turbine ay na-hit ng isang direktang welga ng kidlat halos labindalawang buwan.

Ang kompensasyon sa feed-in ay dapat na amortise ang mataas na gastos sa pamumuhunan sa loob ng ilang taon, nangangahulugang ang downtime bilang resulta ng pinsala sa kidlat at pag-surge at mga kaugnay na gastos sa muling pares ay dapat na iwasan. Ito ang dahilan kung bakit mahalaga ang komprehensibong mga hakbang sa proteksyon ng kidlat at paggulong.

Kapag nagpaplano ng isang sistema ng proteksyon ng kidlat para sa mga turbine ng hangin, hindi lamang mga cloud-to-ground flashes, kundi pati na rin ang mga flashes ng Earth-to-cloud, na tinatawag na paitaas na mga pinuno, ay dapat isaalang-alang para sa mga bagay na may taas na higit sa 60 m sa mga nakalantad na lokasyon . Ang mataas na singil sa kuryente ng mga pataas na pinuno na ito ay dapat na partikular na isinasaalang-alang para sa proteksyon ng mga blades ng rotor at pagpili ng naaangkop na kasalukuyang mga nag-aresto.

Pamantayang-Kidlat at proteksyon ng paggulong para sa system ng turbine ng hangin
Ang konsepto ng proteksyon ay dapat na batay sa mga pamantayang pang-internasyonal na IEC 61400-24, IEC 62305 pamantayang serye at mga alituntunin ng lipunan ng pag-uuri ng Germanischer Lloyd.

Mga hakbang sa proteksyon
Inirekomenda ng IEC 61400-24 ang pagpili ng lahat ng mga sub-bahagi ng sistema ng proteksyon ng kidlat ng isang turbine ng hangin ayon sa antas ng proteksyon ng kidlat (LPL) I, maliban kung ipinakita ng isang pagsusuri sa peligro na ang isang mas mababang LPL ay sapat. Ang isang pagtatasa ng peligro ay maaari ring ihayag na ang iba't ibang mga sub-bahagi ay may iba't ibang mga LPL. Inirekomenda ng IEC 61400-24 na ang sistema ng proteksyon ng kidlat ay batay sa isang komprehensibong konsepto ng proteksyon ng kidlat.

Ang Lightning at surge protection para sa wind turbine system ay binubuo ng isang panlabas na protection system (LPS) at mga hakbang sa protection protection (SPMs) upang maprotektahan ang mga kagamitang elektrikal at elektronik. Upang magplano ng mga hakbang sa proteksyon, ipinapayong hatiin ang turbine ng hangin sa mga zone ng proteksyon ng kidlat (LPZs).

Ang Lightning at surge protection para sa wind turbine system ay pinoprotektahan ang dalawang mga sub-system na matatagpuan lamang sa mga turbine ng hangin, katulad ng mga rotor blades at mechanical power train.

Inilalarawan nang detalyado ng IEC 61400-24 kung paano protektahan ang mga espesyal na bahagi ng isang turbine ng hangin at kung paano patunayan ang pagiging epektibo ng mga hakbang sa proteksyon ng kidlat.

Ayon sa pamantayang ito, ipinapayong magsagawa ng mga pagsubok na may mataas na boltahe upang mapatunayan ang kasalukuyang kidlat na makatiis sa kakayahan ng mga nauugnay na system na may unang stroke at mahabang stroke, kung maaari, sa isang karaniwang paglabas.

Ang mga kumplikadong problema tungkol sa proteksyon ng mga rotor blades at paikut-ikot na mga bahagi / bearings ay dapat suriin nang detalyado at nakasalalay sa tagagawa at uri ng sangkap. Ang pamantayan ng IEC 61400-24 ay nagbibigay ng mahalagang impormasyon sa paggalang na ito.

Konsepto ng proteksyon ng kidlat
Ang konsepto ng protection area ng kidlat ay isang hakbang sa pagbubuo upang lumikha ng isang tinukoy na kapaligiran ng EMC sa isang bagay. Ang tinukoy na kapaligiran ng EMC ay tinukoy ng kaligtasan sa sakit ng ginamit na kagamitan sa elektrisidad. Pinapayagan ng konsepto ng proteksyon ang kidlat para sa pagbabawas na isinasagawa at nag-radiate ng pagkagambala sa mga hangganan sa tinukoy na mga halaga. Para sa kadahilanang ito, ang bagay na mapoprotektahan ay nahahati sa mga protection zone.

Ang pamamaraang lumiligid ng globo ay maaaring magamit upang matukoy ang LPZ 0A, katulad ng mga bahagi ng isang turbine ng hangin na maaaring mapailalim sa direktang mga pag-atake ng kidlat, at LPZ 0B, lalo ang mga bahagi ng isang turbine ng hangin na protektado mula sa direktang pag-atake ng kidlat sa pamamagitan ng panlabas na air- mga sistema ng pagwawakas o mga sistema ng pagwawakas ng hangin na isinama sa mga bahagi ng isang turbine ng hangin (halimbawa, sa talim ng rotor).

Ayon sa IEC 61400-24, ang rolling sphere na pamamaraan ay hindi dapat gamitin para sa mga rotor blades mismo. Para sa kadahilanang ito, ang disenyo ng sistema ng pagwawakas ng hangin ay dapat na masubukan alinsunod sa kabanata 8.2.3 ng pamantayan ng IEC 61400-24.

Ang Fig. 1 ay nagpapakita ng isang tipikal na aplikasyon ng pamamaraang lumiligid, habang ang Larawan 2 ay naglalarawan ng posibleng paghati ng isang turbine ng hangin sa iba't ibang mga zone ng proteksyon ng kidlat. Ang paghahati sa mga zone ng proteksyon ng kidlat ay nakasalalay sa disenyo ng turbine ng hangin. Samakatuwid, dapat sundin ang istraktura ng turbine ng hangin.

Gayunpaman, napagpasyahan na ang mga parameter ng kidlat na na-injected mula sa labas ng turbine ng hangin sa LPZ 0A ay nabawasan ng mga naaangkop na panukalang panangga at pag-akyat ng mga aparatong proteksiyon sa lahat ng mga hangganan ng zone upang maaring mapatakbo ang mga de-koryenteng at elektronikong aparato at system sa loob ng wind turbine ligtas.

Mga hakbang sa kalasag
Ang pambalot ay dapat na idinisenyo bilang isang encapsulated na metal na kalasag. Nangangahulugan ito na ang isang dami na may isang electromagnetic field na kung saan ay mas mababa kaysa sa patlang sa labas ng turbine ng hangin ay nakamit sa pambalot.

Alinsunod sa IEC 61400-24, isang tubular steel tower, na ginagamit higit sa lahat para sa malalaking mga turbine ng hangin, ay maaaring isaalang-alang isang halos perpektong hawla ng Faraday, na pinakaangkop para sa electromagnetic shielding. Ang switchgear at control cabinets sa pambalot o "nacelle" at, kung mayroon man, sa pagpapatakbo ng gusali, ay dapat ding gawa sa metal. Ang mga magkakaugnay na kable ay dapat na nagtatampok ng isang panlabas na kalasag na may kakayahang magdala ng mga alon sa kidlat.

Ang mga Shielded cable ay lumalaban lamang sa pagkagambala ng EMC kung ang mga kalasag ay konektado sa equipotential bonding sa magkabilang dulo. Ang mga kalasag ay dapat na makipag-ugnay sa pamamagitan ng ganap na (360 °) na pagkontak sa mga terminal nang hindi nag-i-install ng hindi katugmang EMC na mahabang pagkonekta ng mga kable sa turbine ng hangin.

Ang magnetikong panangga at pag-ruta ng cable ay dapat na isagawa ayon sa seksyon 4 ng IEC 62305-4. Para sa kadahilanang ito, ang pangkalahatang mga patnubay para sa isang kasanayan sa pag-install na katugma sa EMC ayon sa IEC / TR 61000-5-2 ay dapat gamitin.

Kasama sa mga hakbang sa Shielding, halimbawa:

• Pag-install ng isang metal na tirintas sa mga nacelles na pinahiran ng GRP.
• metal na tore.
• Mga kabinet ng switchgear ng metal.
• Mga kabinet ng pagkontrol ng metal.
• Kasalukuyang kidlat na nagdadala ng mga kalasag na nagkokonekta na mga kable (metal cable duct, Shielde pipe o mga katulad nito).
• Proteksyon ng cable.

Panlabas na mga hakbang sa proteksyon ng kidlat
Ang pag-andar ng panlabas na LPS ay upang maharang ang direktang pag-welga ng kidlat kabilang ang mga pag-atake ng kidlat sa tore ng turbine ng hangin at upang maalis ang kasalukuyang kidlat mula sa punto ng welga hanggang sa lupa. Ginagamit din ito upang ipamahagi ang kasalukuyang kidlat sa lupa nang walang pinsala sa init o mekanikal o mapanganib na sparking na maaaring maging sanhi ng sunog o pagsabog at mapanganib ang mga tao.

Ang mga potensyal na puntos ng welga para sa isang turbine ng hangin (maliban sa mga rotor blades) ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pamamaraang lumiligid na sphere na ipinakita sa Larawan 1. Para sa mga turbine ng hangin, ipinapayong gamitin ang klase ng LPS I. Samakatuwid, isang gumulong na globo na may isang radius r = 20 m ay pinagsama sa ibabaw ng wind turbine upang matukoy ang mga puntos ng welga. Kinakailangan ang mga system ng pagtatapos ng hangin kung saan nakikipag-ugnay ang globo sa turbine ng hangin.

Ang konstruksyon ng nacelle / casing ay dapat na isama sa sistema ng proteksyon ng kidlat upang matiyak na ang kidlat sa nacelle ay tumama sa alinman sa mga likas na bahagi ng metal na may kakayahang mapaglabanan ang karga na ito o isang sistemang pagtatapos ng hangin na dinisenyo para sa hangaring ito. Ang mga nacelles na may patong GRP ay dapat na nilagyan ng isang sistema ng pagwawakas ng hangin at mga pababang conductor na bumubuo ng isang hawla sa paligid ng nacelle.

Ang sistema ng pagwawakas ng hangin kasama ang mga hubad na konduktor sa hawla na ito ay dapat na may kakayahang makatiis ng mga pag-atake ng kidlat ayon sa napiling antas ng proteksyon ng kidlat. Ang mga karagdagang conductor sa Faraday cage ay dapat na idinisenyo sa isang paraan na makatiis sila sa bahagi ng kasalukuyang kidlat na maaari silang mapailalim. Sa pagsunod sa IEC 61400-24, ang mga sistema ng pagwawakas ng hangin para sa pagprotekta sa kagamitan sa pagsukat na naka-mount sa labas ng nacelle ay dapat na idinisenyo alinsunod sa mga pangkalahatang kinakailangan ng IEC 62305-3 at pababa ng mga conductor ay dapat na konektado sa hawla na inilarawan sa itaas.

Ang "mga likas na sangkap" na gawa sa mga kondaktibong materyales na permanenteng naka-install sa / sa isang turbine ng hangin at mananatiling hindi nababago (hal. Sistema ng proteksyon ng kidlat ng mga blades ng rotor, bearings, mainframe, hybrid tower, atbp.) Ay maaaring isama sa LPS. Kung ang mga turbine ng hangin ay isang konstruksyon sa metal, maipapalagay na natutupad nila ang mga kinakailangan para sa isang panlabas na sistema ng proteksyon ng kidlat ng klase ng LPS I ayon sa IEC 62305.

Kinakailangan nito na ang welga ng kidlat ay ligtas na maharang ng LPS ng mga blades ng rotor upang maaari itong mapalabas sa sistemang pagwawakas ng lupa sa pamamagitan ng mga likas na sangkap tulad ng mga bearings, mainframe, tower at / o mga bypass system (hal. Bukas na mga puwang ng spark, mga brush ng carbon).

Air-termination system / down conductor
Tulad ng ipinakita sa Larawan 1, ang mga rotor blades; nacelle kasama ang mga superstruktur; ang rotor hub at ang tore ng turbine ng hangin ay maaaring matamaan ng kidlat.
Kung maaari nilang maharang ang pinakamataas na kasalukuyang impulse ng kidlat na 200 kA nang ligtas at mailabas ito sa sistema ng pagwawakas ng lupa, maaari silang magamit bilang "natural na mga sangkap" ng sistema ng pagwawakas ng hangin ng panlabas na sistema ng proteksyon ng kidlat ng turbine.

Ang mga metal receptor, na kumakatawan sa mga tinukoy na punto ng welga para sa mga pag-welga ng kidlat, ay madalas na naka-install sa kahabaan ng talim ng GRP upang maprotektahan ang mga rotor blades laban sa pinsala dahil sa kidlat. Ang isang down conductor ay isinasakay mula sa receptor hanggang sa root root. Sa kaso ng welga ng kidlat, maipapalagay na ang welga ng kidlat ay tumama sa talim ng talim (receptor) at pagkatapos ay ipapadala sa pamamagitan ng down conductor sa loob ng talim patungo sa sistema ng pagwawakas ng lupa sa pamamagitan ng nacelle at ng tower.

Sistema ng pagwawakas ng Earth
Ang sistema ng pagwawakas ng lupa ng isang turbine ng hangin ay dapat magsagawa ng maraming mga function tulad ng personal na proteksyon, proteksyon ng EMC at proteksyon ng kidlat.

Ang isang mabisang sistema ng pagwawakas sa lupa (tingnan ang Larawan 3) ay mahalaga upang maipamahagi ang mga alon ng kidlat at upang maiwasan ang pagkawasak ng turbine ng hangin. Bukod dito, dapat protektahan ng sistema ng pagwawakas sa lupa ang mga tao at hayop laban sa pagkabigla ng kuryente. Sa kaso ng isang pag-welga ng kidlat, ang sistema ng pagwawakas ng lupa ay dapat na naglabas ng mataas na mga alon ng kidlat sa lupa at ipamahagi ang mga ito sa lupa nang walang mapanganib na mga epekto ng thermal at / o electrodynamic.

Sa pangkalahatan, mahalaga na magtatag ng isang sistema ng pagwawakas ng lupa para sa isang turbine ng hangin na ginagamit upang maprotektahan ang turbine ng hangin laban sa mga pag-atake ng kidlat at sa lupa ang sistema ng supply ng kuryente.

Tandaan: Ang mga regulasyon sa kuryente na may mataas na boltahe tulad ng Cenelec HO 637 S1 o naaangkop na pambansang pamantayan ay tumutukoy kung paano mag-disenyo ng isang sistema ng pagwawakas sa lupa upang maiwasan ang mataas na hawakan at hakbang na mga voltages na sanhi ng mga maikling circuit sa mga mataas o medium-boltahe na sistema. Tungkol sa proteksyon ng mga tao, ang pamantayan ng IEC 61400-24 ay tumutukoy sa IEC // TS 60479-1 at IEC 60479-4.

Pag-aayos ng mga electrode sa lupa

Inilalarawan ng IEC 62305-3 ang dalawang pangunahing uri ng pag-aayos ng electrode ng lupa para sa mga turbine ng hangin:

Uri A: Ayon sa Annex I ng IEC 61400-24, ang pag-aayos na ito ay hindi dapat gamitin para sa mga turbine ng hangin, ngunit maaari itong magamit para sa mga annexes (halimbawa, mga gusali na naglalaman ng kagamitan sa pagsukat o mga tindahan ng opisina na may kaugnayan sa isang wind farm). Uri ng Ang mga pag-aayos ng electrode ng lupa ay binubuo ng pahalang o patayong mga electrode ng lupa na konektado ng hindi bababa sa dalawang down conductor sa gusali.

Uri B: Ayon sa Annex I ng IEC 61400-24, ang pag-aayos na ito ay dapat gamitin para sa mga turbine ng hangin. Ito ay alinman sa binubuo ng isang panlabas na singsing na electrode ng lupa na naka-install sa lupa o isang pundasyon na elektrod sa lupa. Ang mga ring electrode ng lupa at mga bahagi ng metal sa pundasyon ay dapat na konektado sa pagtatayo ng tower.

Ang pampalakas ng pundasyon ng tower ay dapat na isama sa earthing na konsepto ng isang turbine ng hangin. Ang sistema ng pagwawakas ng lupa ng base ng tower at ang gusali ng pagpapatakbo ay dapat na konektado sa pamamagitan ng isang nakatago na network ng mga electrode ng lupa upang makakuha ng isang sistema ng pagwawakas sa lupa na umaabot sa isang malawak na lugar hangga't maaari. Upang maiwasan ang labis na mga boltahe ng hakbang bilang isang resulta ng isang pag-aaklas ng kidlat, ang mga potensyal na pagkontrol at mga lumalaban sa kaagnasan na lumalaban sa kaagnasan (gawa sa hindi kinakalawang na asero) ay dapat na mai-install sa paligid ng base ng tower upang matiyak ang proteksyon ng mga tao (tingnan ang Larawan 3).

Ang mga electrode ng lupa sa lupa

Ang mga ground electrode ng lupa ay may katuturan sa pang-teknikal at pang-ekonomiya at, halimbawa, kinakailangan sa German Technical Connection Conditions (TAB) ng mga power supply company. Ang mga ground electrode ng lupa ay bahagi ng pag-install ng elektrisidad at natutugunan ang mahahalagang function ng kaligtasan. Para sa kadahilanang ito, dapat silang mai-install ng mga taong may kuryente o nasa ilalim ng pangangasiwa ng isang taong may kuryente.

Ang mga metal na ginamit para sa mga electrode sa lupa ay dapat sumunod sa mga materyales na nakalista sa Talaan 7 ng IEC 62305-3. Ang pag-uugali ng kaagnasan ng metal sa lupa ay dapat laging obserbahan. Ang mga ground electrode ng lupa ay dapat gawin ng galvanized o di-galvanized na bakal (bilog o strip na bakal). Ang bilog na bakal ay dapat may isang minimum na diameter ng 10 mm. Ang bakal na bakal ay dapat mayroong minimum na sukat na 30 x 3,5 mm. Tandaan na ang materyal na ito ay dapat na sakop ng hindi bababa sa 5 cm kongkreto (proteksyon ng kaagnasan). Ang pundasyon ng elektrod ng lupa ay dapat na konektado sa pangunahing equipotential bonding bar sa wind turbine. Ang mga koneksyon na hindi lumalaban sa kaagnasan ay dapat na maitatag sa pamamagitan ng nakapirming mga punto ng pag-earthing ng mga terminal na lug na gawa sa hindi kinakalawang na asero. Bukod dito, ang isang ring Earth electrode na gawa sa hindi kinakalawang na asero ay dapat na mai-install sa lupa.

Proteksyon sa paglipat mula sa LPZ 0A patungong LPZ 1

Upang matiyak ang ligtas na pagpapatakbo ng mga de-koryenteng at elektronikong aparato, ang mga hangganan ng LPZs ay dapat maprotektahan laban sa nagniningning na pagkagambala at protektahan laban sa isinasagawang pagkagambala (tingnan ang Larawan 2 at 4). Ang mga aparatong pang-proteksiyon ng pagtaas ay may kakayahang maglabas ng mataas na mga alon ng kidlat nang walang pagkawasak ay dapat na mai-install sa paglipat mula sa LPZ 0A hanggang sa LPZ 1 (tinukoy din bilang "bonding ng equipotential na kidlat"). Ang mga aparatong pang-alon na alon na ito ay tinukoy bilang mga klase ng kasalukuyang nag-aresto sa kidlat at nasubok sa pamamagitan ng mga agos ng salpok na 10/350 μs na form ng alon. Sa paglipat mula sa LPZ 0B patungong LPZ 1 at LPZ 1 at mas mataas lamang ang mga lakas ng salpok ng mababang lakas na sanhi ng voltages na sapilitan sa labas ng system o mga pag-ilso na nabuo sa system ay dapat makaya. Ang mga aparatong pang-alon na alon na ito ay tinukoy bilang mga nag-aresto sa paggulong ng klase II at nasubok sa pamamagitan ng mga agos ng salpok na 8/20 μs na form ng alon.

Ayon sa konsepto ng protection area ng kidlat, ang lahat ng papasok na mga kable at linya ay dapat na isama sa bonding ng equipotential ng kidlat nang walang pagbubukod sa pamamagitan ng klase ng kidlat na kasalukuyang mga nag-aresto sa hangganan mula sa LPZ 0A hanggang sa LPZ 1 o mula sa LPZ 0A hanggang LPZ 2.

Ang isa pang lokal na equipotential bonding, kung saan ang lahat ng mga cable at linya na papasok sa hangganan na ito ay dapat na isama, dapat na mai-install para sa bawat karagdagang hangganan ng zone sa loob ng dami upang maprotektahan.

Ang mga nag-aaresto ng surge 2 ay dapat na mai-install sa paglipat mula sa LPZ 0B hanggang sa LPZ 1 at mula sa LPZ 1 hanggang sa LPZ 2, samantalang ang mga nag-aresto ng surge III ay dapat na mai-install sa paglipat mula sa LPZ 2 hanggang sa LPZ 3. Ang pagpapaandar ng klase II at klase III Ang mga nag-aresto ng alon ay upang mabawasan ang natitirang pagkagambala ng mga yugto ng proteksyon sa upstream at upang limitahan ang mga pagtaas ng dulong pahiwatig o nabuo sa loob ng turbine ng hangin.

Ang pagpili ng mga SPD batay sa antas ng proteksyon ng boltahe (Up) at kaligtasan sa sakit na kagamitan

Upang ilarawan ang Pataas sa isang LPZ, ang mga antas ng kaligtasan sa sakit ng mga kagamitan sa loob ng isang LPZ ay dapat tukuyin, hal. Para sa mga linya ng kuryente at mga koneksyon ng kagamitan ayon sa IEC 61000-4-5 at IEC 60664-1; para sa mga linya ng telecommunication at koneksyon ng kagamitan alinsunod sa IEC 61000-4-5, ITU-T K.20 at ITU-T K.21, at para sa iba pang mga linya at koneksyon ng kagamitan alinsunod sa mga tagubilin ng gumawa.

Ang mga tagagawa ng mga de-koryenteng at elektronikong sangkap ay dapat na makapagbigay ng kinakailangang impormasyon sa antas ng kaligtasan sa sakit alinsunod sa mga pamantayan ng EMC. Kung hindi man, ang tagagawa ng turbine ng hangin ay dapat magsagawa ng mga pagsubok upang matukoy ang antas ng kaligtasan sa sakit. Ang tinukoy na antas ng kaligtasan sa sakit ng mga bahagi sa isang LPZ na direktang tumutukoy sa kinakailangang antas ng proteksyon ng boltahe para sa mga hangganan ng LPZ. Ang kaligtasan sa sakit ng isang sistema ay dapat patunayan, kung saan naaangkop, kasama ang lahat ng mga SPD na naka-install at ang kagamitan na protektado.

Proteksyon ng supply ng kuryente

Ang transpormer ng isang turbine ng hangin ay maaaring mai-install sa iba't ibang mga lokasyon (sa isang hiwalay na istasyon ng pamamahagi, sa base ng tower, sa tower, sa nacelle). Sa kaso ng malalaking mga turbine ng hangin, halimbawa, ang hindi naka-Shieldeng 20 kV cable sa base ng tower ay inililipat sa mga medium-voltage switchgear na pag-install na binubuo ng vacuum circuit breaker, mekanikal na naka-lock na disconnector ng selector switch, papalabas na earthing switch at protektibong relay.

Ang mga MV cables ay inililipat mula sa pag-install ng MV switchgear sa tower ng turbine ng hangin patungo sa transpormer na nakalagay sa nacelle. Pinakain ng transpormer ang control cabinet sa base ng tower, ang switchgear cabinet sa nacelle at ang pitch system sa hub sa pamamagitan ng isang sistemang TN-C (L1; L2; L3; PEN conductor; 3PhY; 3 W + G). Ang switchgear cabinet sa nacelle ay nagbibigay ng mga kagamitang elektrikal na may boltahe ng AC na 230/400 V.

Ayon sa IEC 60364-4-44, lahat ng kagamitan sa elektrisidad na naka-install sa isang turbine ng hangin ay dapat magkaroon ng isang tukoy na na-rate na salpok na makatiis ng boltahe ayon sa nominal na boltahe ng turbine ng hangin. Nangangahulugan ito na mai-install ang mga nag-aresto ng pag-akyat ay dapat may hindi bababa sa tinukoy na antas ng proteksyon ng boltahe depende sa nominal na boltahe ng system. Ang mga nag-aresto ng pag-akyat na ginamit upang protektahan ang 400/690 V na mga sistema ng suplay ng kuryente ay dapat magkaroon ng isang minimum na antas ng proteksyon ng boltahe Hanggang ≤2,5 kV, samantalang ang surge arrester na ginamit upang protektahan ang 230/400 V na mga sistema ng supply ng kuryente ay dapat magkaroon ng antas ng proteksyon ng boltahe Na ≤1,5 kV upang matiyak ang proteksyon ng mga sensitibong kagamitan sa elektrisidad / elektronikong kagamitan. Upang matupad ang kinakailangang ito, ang mga aparato ng paggulong na alon para sa 400/690 V na mga sistema ng suplay ng kuryente na may kakayahang magsagawa ng mga alon ng kidlat na 10/350 μs na alon na walang pagkasira at matiyak na ang antas ng proteksyon ng boltahe Na ≤2,5 kV ay dapat na mai-install.

230/400 V mga sistema ng supply ng kuryente

Ang supply ng boltahe ng control cabinet sa base ng tower, ang switch ng switchgear sa nacelle at ang pitch system sa hub sa pamamagitan ng isang 230/400 V TN-C system (3PhY, 3W + G) ay dapat protektahan ng class II pag-aresto ng alon tulad ng SLP40-275 / 3S.

Proteksyon ng ilaw ng babalang sasakyang panghimpapawid

Ang ilaw ng babalang sasakyang panghimpapawid sa sensor mast sa LPZ 0B ay dapat protektahan ng isang class II surge arrester sa mga nauugnay na paglipat ng zone (LPZ 0B → 1, LPZ 1 → 2) (Talahanayan 1).

Ang mga sistema ng supply ng kuryente na 400 / 690V Co-ordinated na isang-poste na kidlat na kasalukuyang mga nag-aresto na may mataas na sumusunod na kasalukuyang limitasyon para sa 400/690 V na mga sistema ng supply ng kuryente tulad ng SLP40-750 / 3S, ay dapat na naka-intra upang maprotektahan ang 400/690 V transpormer , mga inverters, filter ng mains at kagamitan sa pagsukat.

Proteksyon ng mga linya ng generator

Isinasaalang-alang ang mga tolerance ng mataas na boltahe, ang mga nag-aresto ng paggulong ng klase II para sa mga nominal na voltages hanggang sa 1000 V ay dapat na mai-install upang maprotektahan ang pag-ikot ng rotor ng generator at ang linya ng supply ng inverter. Ang isang karagdagang spark-gap-based arrester na may rate na dalas ng lakas na makatiis ng boltahe UN / AC = 2,2 kV (50 Hz) ay ginagamit para sa potensyal na paghihiwalay at upang maiwasan ang mga naaresto batay sa varistor mula sa pagpapatakbo nang maaga dahil sa mga pagbabagu-bago ng boltahe na maaaring mangyari sa panahon ng pagpapatakbo ng inverter. Ang isang modular three-poste na klase II surge arrester na may nadagdagan na rate na boltahe ng varistor para sa 690 V system ay naka-install sa bawat panig ng stator ng generator.

Ang modular na tatlong-poste na klase II na pag-aresto ng paggulong ng uri ng SLP40-750 / 3S ay partikular na idinisenyo para sa mga turbine ng hangin. Mayroon silang na-rate na boltahe ng varistor Umov ng 750 V AC, isinasaalang-alang ang mga pagbagu-bago ng boltahe na maaaring mangyari sa panahon ng operasyon.

Ang mga nag-aresto ng surge para sa mga IT system

Ang mga nag-aresto ng pagtaas ng alon para sa pagprotekta ng mga elektronikong kagamitan sa telecommunication at mga signal ng network laban sa hindi direkta at direktang mga epekto ng mga pag-welga ng kidlat at iba pang mga pansamantalang paglulunsad ay inilarawan sa IEC 61643-21 at na-install sa mga hangganan ng zone alinsunod sa konsepto ng proteksyon ng kidlat.

Ang mga nag-aresto ng maraming yugto ay dapat na idinisenyo nang walang mga blind spot. Dapat tiyakin na ang iba't ibang mga yugto ng proteksyon ay co-ordinated sa bawat isa, kung hindi man hindi lahat ng mga yugto ng proteksyon ay mai-activate, na nagiging sanhi ng mga pagkakamali sa aparato ng paggulong ng alon.

Sa karamihan ng mga kaso, ginagamit ang mga glass fiber cable para sa pagruruta ng mga linya ng IT sa isang turbine ng hangin at para sa pagkonekta ng mga control cabinet mula sa base ng tower sa nacelle. Ang paglalagay ng kable sa pagitan ng mga actuator at sensor at ang mga control cabinet ay ipinatupad ng mga kalasag na mga cable na tanso. Dahil ang pagkagambala ng isang electromagnetic na kapaligiran ay naibukod, ang mga cable fiber ng salamin ay hindi kailangang protektahan ng mga nag-aresto sa paggulong maliban kung ang glass fiber cable ay may isang metal na kaluban na dapat na isama nang direkta sa equipotential bonding o sa pamamagitan ng mga aparatong pang-alon na alon.

Sa pangkalahatan, ang mga sumusunod na linya ng signal na may kalasag na kumokonekta sa mga actuator at sensor na may mga control cabinet ay dapat protektahan ng mga surge protection device:

• Mga linya ng signal ng istasyon ng panahon sa sensor mast.
• Ang mga linya ng signal ay inilipat sa pagitan ng nacelle at ng pitch system sa hub.
• Mga linya ng signal para sa pitch system.

Mga linya ng signal ng istasyon ng panahon

Ang mga linya ng signal (4 - 20 mA interfaces) sa pagitan ng mga sensor ng istasyon ng panahon at ng switchgear cabinet ay inilipat mula sa LPZ 0B hanggang LPZ 2 at maaaring maprotektahan ng FLD2-24. Ang pinagsamang mga nag-aresto na naka-save ng espasyo ay pinoprotektahan ang dalawa o apat na solong linya na may karaniwang potensyal na sanggunian pati na rin ang hindi balanseng mga interface at magagamit nang direkta o hindi direktang pag-earthing ng kalasag. Dalawang may kakayahang umangkop na mga terminal ng tagsibol para sa permanenteng mababang-impedance na kalasag na nakikipag-ugnay sa protektado at hindi protektadong bahagi ng arrester ay ginagamit para sa pag-earthing ng kalasag.

Ang mga pagsusuri sa laboratoryo ayon sa IEC 61400-24

Inilalarawan ng IEC 61400-24 ang dalawang pangunahing pamamaraan upang maisagawa ang mga pagsusuri sa antas ng kaligtasan sa antas ng system para sa mga turbine ng hangin:

• Sa panahon ng kasalukuyang mga pagsubok sa salpok sa ilalim ng mga kundisyon ng pagpapatakbo, ang mga salpok ng agos o bahagyang mga alon ng kidlat ay na-injected sa mga indibidwal na linya ng isang control system habang ang boltahe ng suplay ay naroroon. Sa paggawa nito, ang kagamitan na mapoprotektahan kasama ang lahat ng mga SPD ay napapailalim sa isang kasalukuyang salpok na pagsubok.
• Ang pangalawang pamamaraan ng pagsubok ay ginagalaw ang mga electromagnetic effects ng mga kidlat electromagnetic impulses (LEMPs). Ang buong kasalukuyang kidlat ay na-injected sa istraktura na naglalabas ng kasalukuyang kidlat at ang pag-uugali ng sistemang elektrikal ay sinusuri sa pamamagitan ng paggaya ng paglalagay ng kable sa ilalim ng mga kondisyon ng pagpapatakbo hangga't maaari hangga't maaari. Ang kasalukuyang steepness ng kidlat ay isang mapagpasyang parameter ng pagsubok.