风力发电机防雷系统的组成、措施及思路.docx

风力发电机防雷系统的组成、措施及设计思路1 .风电防雷的组成风电的防雷主要由雷电电磁脉冲防护系统和直击雷防护系统组 成。雷电电磁脉冲防护系统主要针对风电的掌握系统；直击雷防护系 统主要包括风塔、叶片及接地系统的防护。从构筑物的角度进行考虑，风塔可以进行LPZ进行防雷分区，依 据这种分区方式同样可以确定风塔的不同位置需要实行什么样的防 护措施。依据危急成都进行划分：处于LPZO区的部分包括叶片、风 速仪，LPZ1区包括：风机（机舱）罩、塔桶内电缆、，LPZ2区包括: 变浆柜、掌握柜、等。2 .掌握系统的防雷设计对于处于野外高雷击风险环境的雷电电磁脉冲防护应重点考虑 采纳等电位、屏蔽及在掌握线路上安装SPD。3 . 1机舱内的等电位系统设计风电掌握机舱内主要有变浆掌握柜、制动掌握柜、机械箱（齿轮 箱）、液压掌握柜、发电机及传动系统，由于各系统之间的链接主要 是靠地板的链接，各金属外壳间存在肯定的接触电阻，所以应重点做 好设施之间的等电位链接，可在用紫铜带或者铜编织带进行牢靠的等 电位链接。4 .2屏蔽措施屏蔽措施主要针对目前国内一些风机外科采纳高强度玻璃钢材 料而言，由于雷电电磁脉冲的冲击是在空间范围内存在的，所以，为 了削减机舱内电子设施受雷电电磁脉冲的冲击，应采纳金属的机舱罩, 减弱雷电电磁脉冲对机舱内设施的影响，减小雷电电磁脉冲的强度， 同时也可有效的削减雷电电磁脉冲在线路上产生的浪涌脉冲。2. 3在不同位置安装相应的SPD依据国外风场的统计数据表明，风电场因雷击而损坏的主要风电 机部件是掌握系统和通讯系统。雷击事故中的40%50%涉及到风 电机掌握系统的损坏，15%25%涉及到通讯系统，15%20%涉及 到风机叶片，5%涉及到发电机。由此可见，雷电对风机系统遭成的 影响是不同的，进行具有针对性的防护是避开和削减事故的重要手段。 依据IEC61312-3. 61024和61400及GB500577994中关于雷电流安 排的推举计算可计算出风机内部不同系统存在的雷击电流强度。其中：Is为流入单一系统的雷电流；Imax为估计首次雷击电流，其中入地50%,整个系统安排50%, 所以本计算中直接依据50%进行计算；N为电控系统数量，本计算采纳系数2,即电源系统（三项4线 制，N线部分留，非屏蔽屏蔽）、信号通讯掌握系统（3线系统+网线， 屏蔽）。（各系统重量）通过计算得出，安排在电源线上的雷电电磁脉 冲电流为16. 6KA,安排到信息系统上的雷电电磁脉冲电流为3. 08KA, 据此，结合风机的工作特点进行避雷器的选型设计：2.3. 1电源系统的避雷器选型：电源系统避雷器的选择，首先应符合电源系统的工作电压，并且 最高持续运行电压应是工作电压的1.5-2. 2倍，同流量应依据最大计 算同流量增加30%冗余量进行选择，依据1.5MW风机进行设计，定子 额定电压690V,通流量依据16. 6 (1+30%)=22KA进行产品选型。电机侧的避雷器选型为：CAN-TY30-800R轮段掌握器配置电源电涌爱护器：CAN-TY20-600R2 . 3. 2信号系统的避雷器选型：信号避雷器的选择与电源避雷器的选择类似，信号线上的避雷器 应实现避雷器每线通流量达到5KA,工作电压符合系统运行电压；轮克殳掌握器的信号避雷器的选择：CAN-2R/243 .叶片系统的防直击雷措施作为风力发电机组中位置最高的部件，叶片是雷电攻击的首要目 标，同时叶片又是风力发电机组中最昂贵的部件，因此叶片的防雷击 爱护至关重要。讨论结果表明叶片的完全绝缘不能降低被雷击的风险 而只能增加受损伤的程度，而在许多状况下雷击的位置在叶尖的背面。 国内某风电企业为风力发电机组的叶片研制开发了特地的防雷系统， 由雷电接闪器和雷电传导部分组成。雷电接闪器是一个特别设计的不 锈钢螺杆，装置在叶片尖部，即叶片最可能被攻击的部位，接闪器可 以经受多次雷电的攻击，损坏后也可以便利地更换。在叶片内部，雷电传导部分将雷电从接闪器导入叶片根部的金属法兰，通过轮毂传至机舱。在轮毂的法兰处装有间隙放电组成的爱护 将雷电流快速传至机舱底座，释放雷击过电压。