Захист від блискавки та перенапруги для вітрогенераторної системи

Зі зростаючим усвідомленням глобального потепління та обмежень на наше викопне паливо, стає очевидною потреба у пошуку кращих відновлюваних джерел енергії. Використання енергії вітру є швидко зростаючою галуззю. Такі установки, як правило, розташовані на відкритій і підвищеній місцевості, і як такі представляють привабливі точки захоплення для розрядів блискавки. Якщо необхідно підтримувати надійне живлення, важливо пом'якшити джерела пошкодження від перенапруги. LSP пропонує широкий спектр пристроїв захисту від перенапруги, придатних як для прямого, так і для часткового струму блискавки.

ЛСП має повний набір засобів захисту від перенапруг, доступних для вітрогенераторів. Пропозиція від LSP до різноманітних засобів захисту, встановлених на DIN-рейці, та моніторингу перенапруги та блискавки. По мірі того, як ми вступаємо в історію, коли поштовх до зеленої енергетики та технологій постійно змушує будувати більше вітроелектростанцій, а сучасні вітроелектростанції розширюватись, і виробники турбін, і власники / оператори вітрових електростанцій все більше усвідомлюють витрати удари блискавки. Грошовий збиток, який отримують оператори, коли трапляється удар блискавки, має дві форми: витрати, пов'язані із заміною техніки через фізичну шкоду, та витрати, пов'язані з тим, що система перебуває поза мережею та не виробляє електроенергію. Турбінні електричні системи стикаються з постійними проблемами ландшафту, який їх оточує, причому вітрові турбіни, як правило, є найвищими конструкціями в установці. Через сувору погоду, якій вони будуть піддаватися, в поєднанні з очікуваннями від удару турбіни блискавкою кілька разів протягом усього життя, витрати на заміну обладнання та ремонт повинні бути враховані в бізнес-плані будь-якого оператора вітроелектростанції. Прямі та непрямі пошкодження блискавки створюються інтенсивними електромагнітними полями, що створюють перехідні перенапруги. Потім ці перенапруги передаються через електричну систему безпосередньо на чутливе обладнання в самій турбіні. Перенапруга поширюється через систему, спричиняючи як негайне, так і приховане пошкодження схем та комп'ютеризованого обладнання. Такі компоненти, як генератори, трансформатори та перетворювачі потужності, а також керуюча електроніка, зв'язок та системи SCADA можуть бути пошкоджені внаслідок стрибків напруги. Прямі і негайні пошкодження можуть бути очевидними, але приховані пошкодження, що виникають в результаті багаторазових ударів або багаторазового впливу стрибків напруги, можуть наступити на ключових силових компонентах у спрацьованій вітрогенераторі, багато разів ця шкода не покривається гарантіями виробника, а отже витрати на ремонт та заміну лягають на операторів.

Витрати в режимі офлайн - ще один важливий фактор, який необхідно врахувати в будь-якому бізнес-плані, пов’язаному з ВЕС. Ці витрати виникають, коли турбіна вимкнена, і над нею має працювати сервісна група або замінити компоненти, що передбачає витрати як на придбання, транспорт, так і на встановлення. Доходи, які можуть бути втрачені внаслідок одного удару блискавки, можуть бути значними, і прихована шкода, яка виникає з часом, додає до цієї суми. Захист від вітрогенераторів від LSP значно зменшує пов'язані з цим витрати завдяки здатності протистояти численним ударам блискавки без відмов, навіть після численних випадків удару.

Корпус для систем захисту від перенапруг для вітрових трубопроводів

Постійна зміна кліматичних умов у поєднанні із зростаючою залежністю від викопного палива викликала великий інтерес до стійких, відновлюваних джерел енергії у всьому світі. Однією з найбільш перспективних технологій зеленої енергетики є енергія вітру, яка, крім високих стартових витрат, буде вибором багатьох країн світу. Наприклад, у Португалії метою виробництва вітроенергетики з 2006 по 2010 рік було збільшення до 25% загального виробництва енергії вітру, що було досягнуто і навіть перевершено в наступні роки. Хоча агресивні державні програми, що стимулюють виробництво енергії вітру та сонячної енергії, істотно розширили вітрову галузь, з цим збільшенням кількості вітрових турбін збільшується ймовірність ураження турбін блискавкою. Прямі удари по вітряних турбінах стали визнаними серйозною проблемою, і є унікальні проблеми, які роблять блискавкозахист більш складною у вітроенергетиці, ніж в інших галузях.

Конструкція вітрогенераторів унікальна, і ці високі, в основному металеві конструкції, дуже сприйнятливі до пошкоджень від ударів блискавки. Їх також важко захистити за допомогою звичайних технологій захисту від перенапруги, які в основному жертвують собою після одного сплеску. Вітрові турбіни можуть підніматися у висоту понад 150 метрів і розташовуються, як правило, на високому ґрунті у віддалених районах, що піддаються дії стихії, включаючи удари блискавки. Найбільш відкритими компонентами вітрогенератора є лопаті та гондола, і вони, як правило, виготовляються з композитних матеріалів, які не здатні витримати прямий удар блискавки. Типовий прямий удар зазвичай трапляється з лопатями, створюючи ситуацію, коли сплеск напруги проходить через всі компоненти турбіни в межах вітряка та потенційно до всіх електрично з'єднаних ділянок ферми. Території, які зазвичай використовуються для вітряних електростанцій, мають погані умови заземлення, а сучасна вітроелектростанція має неймовірну чутливу електроніку для обробки. Усі ці проблеми роблять захист вітряних турбін від пошкоджень блискавкою найскладнішим.

В самій структурі вітрогенератора електроніка та підшипники дуже сприйнятливі до пошкоджень блискавкою. Витрати на технічне обслуговування, пов'язані з вітрогенераторами, високі через труднощі із заміною цих компонентів. Запровадження технологій, які можуть покращити середні статистичні показники для необхідної заміни компонентів, є джерелом великих дискусій у більшості приміщень ради та урядових установ, що займаються виробництвом вітру. Міцна природа лінійки продуктів захисту від перенапруги є унікальною серед технологій захисту від перенапруги, оскільки вона продовжує захищати обладнання, навіть коли воно активоване, і немає необхідності в заміні або скиданні після удару блискавки. Це дозволяє вітрогенераторам залишатися в мережі довше. Будь-які покращення середніх статистичних показників автономних статусів та часу, коли турбіни не працюють для технічного обслуговування, зрештою призведуть до подальших витрат для споживача.

Запобігання пошкодженню ланцюгів низької напруги та керування є вирішальним, оскільки дослідження показали, що більше 50% відмов вітрогенераторів спричинені поломками цих типів компонентів. Документовані поломки обладнання, пов'язані з прямими та індукованими ударами блискавки та стрибками зворотного потоку, які поширюються відразу після удару блискавки, є загальними. Блискавкозатримувачі, встановлені на стороні електромережі систем, заземлені разом із стороною низької напруги, щоб зменшити опір заземлення, збільшуючи здатність всього ланцюга протистояти удару по одній вітровій турбіні.

Захист від блискавок та перенапруг для вітрових турбін

Ця стаття описує реалізацію заходів захисту від блискавки та перенапруги для електричних та електронних приладів та систем у вітровій турбіні.

Вітрові турбіни дуже вразливі до впливу прямих ударів блискавки завдяки своїй величезній відкритій поверхні та висоті. Оскільки ризик удару блискавки у вітрогенератор зростає квадратично із висотою, можна підрахувати, що багатомегаватна вітрогенератор потрапляє під прямий удар блискавки приблизно кожні дванадцять місяців.

Компенсація подачі повинна амортизувати високі інвестиційні витрати протягом декількох років, а це означає, що слід уникати простою внаслідок удару блискавки та перенапруги та пов'язаних із цим витрат на відновлення. Ось чому необхідні комплексні заходи захисту від блискавки та перенапруги.

При плануванні системи блискавкозахисту для вітрогенераторів слід враховувати не лише спалахи хмари-земля, а й спалахи земля-хмара, так звані висхідні лідери, для об'єктів висотою більше 60 м у відкритих місцях . Високий електричний заряд цих висхідних лідерів слід особливо враховувати для захисту лопатей ротора та вибору відповідних запобіжників струму блискавки.

Стандартизація - захист від блискавок та перенапруг для вітрогенераторної системи
Концепція захисту повинна базуватися на міжнародних стандартах IEC 61400-24, стандартних серіях IEC 62305 та керівних принципах класифікаційного товариства Germanischer Lloyd.

Заходи захисту
IEC 61400-24 рекомендує підбирати всі підкомпоненти системи блискавкозахисту вітрової турбіни відповідно до рівня блискавкозахисту (LPL) I, якщо аналіз ризику не показує, що нижчого LPL достатньо. Аналіз ризику може також виявити, що різні підкомпоненти мають різні LPL. IEC 61400-24 рекомендує, щоб система блискавкозахисту базувалася на всеосяжній концепції блискавкозахисту.

Захист від блискавки та перенапруги для вітрогенератора складається із зовнішньої системи блискавкозахисту (LPS) та заходів захисту від перенапруг (SPM) для захисту електричного та електронного обладнання. Для планування заходів захисту доцільно розподілити вітрогенератор на зони блискавкозахисту (ЗЗЗ).

Захист від блискавки та перенапруги для системи вітряних турбін захищає дві підсистеми, які можна знайти лише у вітряних турбінах, а саме лопаті ротора та механічну силову установку.

МЕК 61400-24 докладно описує, як захистити ці спеціальні частини вітрогенератора та як довести ефективність заходів блискавкозахисту.

Відповідно до цього стандарту доцільно проводити випробування високої напруги для перевірки витривалості струму блискавки відповідних систем при першому та тривалому ударі, якщо це можливо, у загальному розряді.

Складні проблеми, що стосуються захисту лопатей ротора та обертових деталей / підшипників, повинні бути детально розглянуті і залежати від виробника компонента та типу. Стандарт IEC 61400-24 надає важливу інформацію в цьому відношенні.

Концепція зони блискавкозахисту
Концепція зони блискавкозахисту - це структурна міра для створення визначеного середовища ЕМС в об'єкті. Визначене середовище ЕМС визначається імунітетом використовуваного електричного обладнання. Концепція зони блискавкозахисту дозволяє зменшити проводяться та випромінювані перешкоди на межах до визначених значень. З цієї причини об’єкт, що охороняється, поділяється на охоронні зони.

Метод сфери кочення може бути використаний для визначення LPZ 0A, а саме частин вітрової турбіни, які можуть зазнати прямих ударів блискавки, та LPZ 0B, а саме частин вітрової турбіни, які захищені від прямих ударів блискавки зовнішніми повітряними системи закінчення або системи припинення повітря, інтегровані в частини вітрової турбіни (наприклад, в лопаті ротора).

Відповідно до IEC 61400-24, метод сфери кочення не повинен застосовуватися для самих лопатей ротора. З цієї причини конструкцію системи припинення повітря слід протестувати згідно з главою 8.2.3 стандарту IEC 61400-24.

На рис. 1 показано типове застосування методу сфери кочення, тоді як на рис. 2 показано можливий поділ вітрогенератора на різні зони блискавкозахисту. Поділ на зони блискавкозахисту залежить від конструкції вітрогенератора. Тому слід дотримуватися будови вітрогенератора.

Однак вирішальним є те, що параметри блискавки, що вводяться ззовні вітрової турбіни в LPZ 0A, зменшуються за допомогою відповідних екрануючих заходів та пристроїв захисту від перенапруги на всіх кордонах зон, щоб електричні та електронні пристрої та системи всередині вітрогенератора могли працювати безпечно.

Заходи захисту
Кожух повинен бути виконаний у вигляді герметизованого металевого екрану. Це означає, що в кожусі досягається об’єм електромагнітного поля, який значно нижчий, ніж поле за межами вітрогенератора.

Відповідно до IEC 61400-24, трубчасту сталеву вежу, що використовується переважно для великих вітряних турбін, можна вважати майже ідеальною кліткою Фарадея, що найкраще підходить для електромагнітного екранування. Розподільні пристрої та шафи керування в корпусі або “гондолі” та, якщо такі є, в експлуатаційній будівлі, також повинні бути виготовлені з металу. З’єднувальні кабелі повинні мати зовнішній екран, здатний нести струм блискавки.

Екрановані кабелі стійкі до перешкод ЕМС, лише якщо екрани підключені до еквіпотенціального зв'язку на обох кінцях. Екрани повинні контактувати за допомогою повністю (360 °) контактуючих клем без встановлення несумісних з ЕМС довгих сполучних кабелів на вітрогенераторі.

Магнітне екранування та прокладання кабелю слід виконувати відповідно до розділу 4 IEC 62305-4. З цієї причини слід використовувати загальні вказівки щодо сумісної з електромагнітною сумішшю практики встановлення відповідно до IEC / TR 61000-5-2.

Заходи екранування включають, наприклад:

Встановлення металевої оплетки на гондолах із покриттям з ВРП.
Металева вежа.
Металеві шафи розподільних пристроїв.
Металеві шафи управління.
Струм блискавки несуть екрановані з'єднувальні кабелі (металевий кабельний канал, екранована труба тощо).
Екранування кабелю.

Заходи зовнішнього блискавкозахисту
Функція зовнішнього LPS полягає у перехопленні прямих ударів блискавки, включаючи удари блискавки, у вежу вітрогенератора та розряді струму блискавки від місця удару до землі. Він також використовується для розподілу струму блискавки в землі без теплових або механічних пошкоджень або небезпечного іскроутворення, що може спричинити пожежу чи вибух та загрожувати людям.

Потенційні точки удару вітрогенератора (крім лопатей ротора) можна визначити за допомогою методу кочення сфери, показаного на рис. 1. Для вітрогенераторів доцільно використовувати клас LPS I. Тому кочення кулі з радіус r = 20 м накатаний на вітрогенератор для визначення точок удару. Системи припинення повітря потрібні там, де сфера контактує з вітрогенератором.

Конструкція гондоли / кожуха повинна бути інтегрована в систему блискавкозахисту, щоб гарантувати, що удари блискавки в гондолу потрапляють або на природні металеві деталі, здатні витримати це навантаження, або на систему припинення повітря, розроблену для цієї мети. Гондоли з GRP-покриттям повинні бути обладнані системою закінчення повітря та пусковими провідниками, що утворюють клітку навколо гондоли.

Система припинення повітря, включаючи оголені провідники в цій клітці, повинна бути здатна протистояти ударам блискавки відповідно до вибраного рівня захисту від блискавки. Подальші провідники в клітці Фарадея повинні бути спроектовані таким чином, щоб вони витримували частку струму блискавки, якій вони можуть бути піддані. Відповідно до IEC 61400-24, системи припинення повітря для захисту вимірювального обладнання, встановленого за межами гондоли, повинні бути спроектовані відповідно до загальних вимог IEC 62305-3, а провідники вниз повинні бути підключені до клітини, описаної вище.

“Природні компоненти” з провідних матеріалів, які постійно встановлюються у / на вітровій турбіні і залишаються незмінними (наприклад, система блискавкозахисту лопатей ротора, підшипників, основних рамок, гібридної вежі тощо), можуть бути інтегровані в LPS. Якщо вітрогенератори мають металеву конструкцію, можна припустити, що вони відповідають вимогам щодо зовнішньої блискавкозахисної системи класу LPS I відповідно до IEC 62305.

Для цього потрібно, щоб удар блискавки був безпечно перехоплений LPS лопатей ротора, щоб він міг потрапити в землю, що закінчується, за допомогою природних компонентів, таких як підшипники, основні рами, башта та / або байпасні системи (наприклад, відкриті іскрові зазори, вугільні щітки).

Система припинення повітря / вниз провідник
Як показано на фіг. 1, лопаті ротора; гондола, включаючи надбудови; ступиця ротора та вежа вітрогенератора можуть потрапити під ударом блискавки.
Якщо вони можуть безпечно перехопити максимальний струм імпульсу блискавки в 200 кА і можуть розрядити його в систему землеконтакту, їх можна використовувати як «природні компоненти» системи термінації повітря зовнішньої блискавкозахисної системи вітрогенератора.

Металеві рецептори, які представляють певні точки удару від удару блискавки, часто встановлюються вздовж лопаті GRP, щоб захистити лопаті ротора від пошкоджень, спричинених блискавкою. Нижній провідник направляється від рецептора до кореня лопаті. У разі удару блискавки можна припустити, що удар блискавки потрапляє в кінчик лопатки (рецептора), а потім через нижній провідник всередині лопаті розвантажується через систему гондоли та башти.

Система припинення заземлення
Система відключення заземлення вітрогенератора повинна виконувати кілька функцій, таких як особистий захист, захист від електромагнітної сумісності та захист від блискавки.

Для розподілу струмів блискавки та запобігання руйнуванню вітрової турбіни необхідна ефективна система припинення заземлення (див. Рис. 3). Більше того, система припинення заземлення повинна захищати людей та тварин від ураження електричним струмом. У разі удару блискавки система припинення заземлення повинна скидати на землю сильні струми блискавки і розподіляти їх у землі без небезпечних теплових та / або електродинамічних ефектів.

Загалом, важливо встановити систему припинення заземлення для вітрової турбіни, яка використовується для захисту вітрогенератора від ударів блискавки та для заземлення системи електропостачання.

Примітка: Нормативні акти щодо високої напруги, такі як Cenelec HO 637 S1 або відповідні національні стандарти, визначають спосіб проектування системи замикання на землю для запобігання високим напругам дотику та кроку, спричиненим короткими замиканнями у системах високої або середньої напруги. Що стосується захисту людей, стандарт IEC 61400-24 посилається на IEC // TS 60479-1 та IEC 60479-4.

Розташування заземлюючих електродів

IEC 62305-3 описує два основних типи пристроїв заземлюючих електродів для вітряних турбін:

Тип A: Відповідно до Додатка I до IEC 61400-24, це обладнання не повинно застосовуватися для вітрогенераторів, але воно може використовуватися для додатків (наприклад, будівель, що містять вимірювальне обладнання або офісних сараїв у зв'язку з вітряною електростанцією). Пристрої заземлювальних електродів типу А складаються з горизонтальних або вертикальних заземлюючих електродів, з'єднаних принаймні двома нижніми провідниками на будівлі.

Тип B: Відповідно до Додатку I до IEC 61400-24, ця схема повинна застосовуватися для вітряних турбін. Він складається або із зовнішнього кільцевого заземлювального електрода, встановленого в землі, або заземлювального електрода фундаменту. Кільцеві заземлюючі електроди та металеві деталі у фундаменті повинні бути з'єднані з конструкцією вежі.

Посилення фундаменту вежі повинно бути інтегровано в концепцію заземлення вітрової турбіни. Система закінчення заземлення основи вежі та експлуатаційна будівля повинні бути з'єднані за допомогою сітчастої мережі заземлювальних електродів, щоб отримати систему припинення заземлення на максимально великій площі. Щоб запобігти надмірним кроковим напругам в результаті удару блискавки, навколо основи вежі повинні бути встановлені потенційні керуючі та стійкі до корозії кільцеві заземлюючі електроди (з нержавіючої сталі) для забезпечення захисту людей (див. Рис. 3).

Фундаментні електроди

Основи заземлювальних електродів мають технічний та економічний сенс і, наприклад, необхідні в Німецьких технічних умовах підключення (TAB) енергопостачальних компаній. Основи заземлювальних електродів є частиною електричної установки і виконують основні функції безпеки. З цієї причини вони повинні встановлюватися електрично кваліфікованими особами або під наглядом електрично кваліфікованої особи.

Метали, що використовуються для заземлювальних електродів, повинні відповідати матеріалам, переліченим у таблиці 7 IEC 62305-3. Завжди слід дотримуватися корозійної поведінки металу в землі. Електроди для фундаменту повинні бути виготовлені з оцинкованої або неоцинкованої сталі (круглої або стрічкової сталі). Кругла сталь повинна мати мінімальний діаметр 10 мм. Смугаста сталь повинна мати мінімальні розміри 30 х 3,5 мм. Зверніть увагу, що цей матеріал повинен бути покритий бетоном не менше 5 см (захист від корозії). Електрод заземлення фундаменту повинен бути з'єднаний з основною стійкою зрівнювання потенціалів у вітрогенераторі. Антикорозійні з'єднання повинні встановлюватися через нерухомі точки заземлення клемних наконечників з нержавіючої сталі. Більше того, у грунт повинен бути встановлений кільцевий заземлюючий електрод з нержавіючої сталі.

Захист при переході від LPZ 0A до LPZ 1

Щоб забезпечити безпечну роботу електричних та електронних пристроїв, межі LPZ повинні бути захищені від випромінюваних перешкод та захищені від перешкод (див. Рис. 2 та 4). Захисні пристрої проти перенапруги, здатні розряджати сильні струми блискавки без руйнування, повинні бути встановлені при переході від LPZ 0A до LPZ 1 (також званий "блискавично-еквіпотенціальним зв’язком"). Ці пристрої захисту від перенапруги називаються розрядниками струму блискавки класу I і перевіряються за допомогою імпульсних струмів форми сигналу 10/350 мкс. При переході від LPZ 0B до LPZ 1 і LPZ 1 і вище повинні справлятися лише імпульсні струми низької енергії, спричинені напругами, наведеними поза системою, або стрибками, що генеруються в системі. Ці пристрої захисту від перенапруги називаються розрядниками перенапруги класу II і перевіряються за допомогою імпульсних струмів форми сигналу 8/20 мкс.

Згідно з концепцією зони блискавкозахисту, всі вхідні кабелі та лінії повинні бути інтегровані в блискавично-еквіпотенціальне з'єднання без винятку за допомогою захисників струму блискавки класу I на межі від LPZ 0A до LPZ 1 або від LPZ 0A до LPZ 2.

Інша локальна еквіпотенціальна зв'язок, при якій всі кабелі та лінії, що входять на цю межу, повинні бути інтегровані, повинна бути встановлена для кожної подальшої межі зони в межах об'єму, що захищається.

ОПН типу 2 необхідно встановлювати при переході від ЛПЗ 0В до ЛПЗ 1 і від ЛПЗ 1 до ЛПЗ 2, тоді як відводи захисту від перенапруги класу III повинні бути встановлені при переході від ЛПЗ 2 до ЛПЗ 3. Функція класу II та класу III обмежувачі перенапруги - зменшити залишкові перешкоди вищих ступенів захисту та обмежити стрибки, що виникають або генеруються у вітровій турбіні.

Вибір SPD на основі рівня захисту від напруги (Up) та стійкості обладнання

Для опису Up в LPZ необхідно визначити рівні імунітету обладнання в LPZ, наприклад, для ліній електропередач та з'єднань обладнання згідно з IEC 61000-4-5 та IEC 60664-1; для телекомунікаційних ліній та з'єднань обладнання згідно з IEC 61000-4-5, ITU-T K.20 та ITU-T K.21, а для інших ліній та з'єднань обладнання згідно з інструкціями виробника.

Виробники електричних та електронних компонентів повинні мати можливість надати необхідну інформацію про рівень імунітету відповідно до стандартів ЕМС. В іншому випадку виробник вітрогенераторів повинен провести тести для визначення рівня імунітету. Визначений рівень імунітету компонентів в LPZ безпосередньо визначає необхідний рівень захисту від напруги для меж LPZ. Імунітет системи повинен бути доведений, де це можливо, з усіма встановленими SPD та обладнанням, що захищається.

Захист джерела живлення

Трансформатор вітрогенератора може бути встановлений у різних місцях (в окремій розподільній станції, в основі вежі, у вежі, у гондолі). Наприклад, у випадку великих вітрогенераторів, неекранований кабель напругою 20 кВ в підставі башти направляється до розподільних установок середньої напруги, що складаються з вакуумного вимикача, механічно заблокованого роз'єднувача селекторного вимикача, вимикача заземлення та захисного реле.

Кабелі СН прокладаються від розподільної установки СН у башті вітрової турбіни до трансформатора, розміщеного в гондолі. Трансформатор подає шафу управління в підставі башти, шафу розподільних пристроїв у гондолі та систему кроку у маточині за допомогою системи TN-C (L1; L2; L3; PEN-провідник; 3PhY; 3 W + G). Розподільна шафа в гондолі забезпечує електричне обладнання змінною напругою 230/400 В.

Відповідно до IEC 60364-4-44, все електричне обладнання, встановлене у вітряній турбіні, повинно мати певну номінальну витримувальну напругу імпульсу відповідно до номінальної напруги вітрової турбіни. Це означає, що обмежувачі перенапруги, які слід встановити, повинні мати принаймні заданий рівень захисту від напруги в залежності від номінальної напруги системи. Розрядники перенапруги, що використовуються для захисту систем живлення 400/690 В, повинні мати мінімальний рівень захисту від напруги Up ≤2,5 кВ, тоді як розрядник перенапруги, що використовується для захисту систем живлення 230/400 V, повинен мати рівень захисту від напруги Up ≤1,5 кВ для забезпечення захисту чутливого електричного / електронного обладнання. Для виконання цієї вимоги повинні бути встановлені пристрої захисту від імпульсних перенапруг для систем електроживлення 400/690 В, які здатні без руйнування проводити струми блискавки 10/350 мкс та забезпечувати рівень захисту від напруги Up ≤2,5 кВ.

Системи живлення 230/400 В

Подача напруги шафи управління на башті башти, шафи розподільних пристроїв у гондолі та системи кроку у маточині за допомогою системи TN-C 230/400 V (3PhY, 3W + G) повинна бути захищена класом II обмежувачі перенапруги, такі як SLP40-275 / 3S.

Захист світлового сигналу

Попереджувальне світло літака на щоглі датчика в LPZ 0B слід захищати за допомогою розрядника перенапруги класу II на відповідних зональних переходах (LPZ 0B → 1, LPZ 1 → 2) (Таблиця 1).

Системи електроживлення 400/690 В Для захисту трансформатора 400/690 В повинні бути встановлені координовані однополюсні розрядники струму блискавки з високим обмеженням струму для систем живлення 40/750 В, таких як SLP3-400 / 690S. , інвертори, мережеві фільтри та вимірювальне обладнання.

Захист ліній генератора

Враховуючи високі допуски напруги, для захисту обмотки ротора генератора та лінії живлення інвертора повинні бути встановлені розрядники перенапруги класу II для номінальних напруг до 1000 В. Додатковий розрядник на основі іскрових розрядників з номінальною витримуваною частотою напруги UN / AC = 2,2 кВ (50 Гц) використовується для потенційної ізоляції та запобігання передчасній роботі розрядників на основі варісторів через коливання напруги, які можуть виникнути під час роботи інвертора. З кожного боку статора генератора встановлений модульний триполюсний розрядник перенапруги класу II зі збільшеною номінальною напругою варистора для систем 690 В.

Модульні триполюсні відводи напруги класу II типу SLP40-750 / 3S розроблені спеціально для вітрогенераторів. Вони мають номінальну напругу варистора Umov 750 В змінного струму, враховуючи коливання напруги, які можуть виникнути під час роботи.

Розрядники перенапруги для ІТ-систем

Розрядники перенапруги для захисту електронного обладнання в телекомунікаційних та сигнальних мережах від непрямих та прямих наслідків ударів блискавки та інших перехідних стрибків напруги описані в IEC 61643-21 і встановлені на межі зони відповідно до концепції зони блискавкозахисту.

Багатоступеневі розрядники повинні бути спроектовані без сліпих зон. Слід забезпечити узгодженість різних ступенів захисту між собою, інакше не всі ступені захисту будуть активовані, що спричинить несправності пристрою захисту від перенапруги.

У більшості випадків скловолоконні кабелі використовуються для прокладання ІТ-ліній у вітряну турбіну та для підключення шаф управління від основи вежі до гондоли. Кабелі між приводами і датчиками та шафами управління виконані екранованими мідними кабелями. Оскільки перешкоди електромагнітного середовища виключаються, кабелі зі скловолокна не повинні захищатись захисниками від перенапруги, якщо тільки скловолоконний кабель не має металевої оболонки, яка повинна бути інтегрована безпосередньо в еквіпотенціальне з'єднання або за допомогою пристроїв захисту від перенапруги.

Загалом, наступні екрановані сигнальні лінії, що з'єднують виконавчі механізми та датчики з шафами управління, повинні бути захищені пристроями захисту від перенапруги:

Сигнальні лінії метеостанції на щоглі датчика.
Сигнальні лінії прокладені між гондолою та системою тангажу в маточині.
Сигнальні лінії для системи висоти тону.

Сигнальні лінії метеостанції

Сигнальні лінії (інтерфейси 4 - 20 мА) між датчиками метеостанції та шафою розподільних пристроїв прокладені від LPZ 0B до LPZ 2 і можуть бути захищені за допомогою FLD2-24. Ці компактні розрядники, що економить простір, захищають дві або чотири одиночні лінії із загальним опорним потенціалом, а також незбалансованими інтерфейсами і доступні з прямим або непрямим заземленням екрану. Для заземлення екрану використовуються дві гнучкі пружинні клеми для постійного низькоомного контакту екрану із захищеною та незахищеною стороною розрядника.

Лабораторні випробування відповідно до IEC 61400-24

IEC 61400-24 описує два основні методи для проведення випробувань на стійкість до системних вітрових турбін на рівні системи:

Під час випробувань імпульсного струму в робочих умовах імпульсні струми або часткові струми блискавки вводяться в окремі лінії системи управління, коли присутня напруга живлення. При цьому обладнання, що захищається, включаючи всі SPD, піддається випробуванню на імпульсний струм.
Другий метод випробування імітує електромагнітні ефекти електромагнітних імпульсів блискавки (LEMP). Повний струм блискавки вводиться в конструкцію, яка розряджає струм блискавки, і поведінка електричної системи аналізується за допомогою імітації кабелю в робочих умовах якомога реалістичніше. Крутизна струму блискавки є вирішальним параметром випробування.