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風(fēng)力發(fā)電場防雷接地措施解析

時間:2021-11-08 來源:山西捷力通防雷工程公司 點擊:123

 

目前,風(fēng)力發(fā)電被稱為明日世界的能源。由于它屬于可再生能源,為人與自然和諧發(fā)展提供了基礎(chǔ),符合現(xiàn)在社會可持續(xù)發(fā)展對能源的要求。所以,風(fēng)力發(fā)電已在我國達到了舉足輕重的地位。然而,風(fēng)力發(fā)電機組是在空曠、自然、外露的環(huán)境下工作,不可避免的會遭受到直接雷擊。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,風(fēng)力發(fā)電機組的單機容量越來越大。主體高度約80米、葉片長度約45米、即最高點高度約為120米的風(fēng)機,在雷雨天氣時極易遭受直接雷擊。雷電釋放的巨大能量會造成風(fēng)力發(fā)電機組葉片損壞、發(fā)電機絕緣擊穿、控制元器件燒毀等。風(fēng)力發(fā)電場防雷是一個綜合性的防雷工程,防雷設(shè)計的到位與否,直接關(guān)系到風(fēng)電場在雷雨天氣時能否正常工作,并且確保風(fēng)機內(nèi)的各種設(shè)備不受損害。為保證風(fēng)力發(fā)電機組的正常、安全使用,防雷公司特編制此方案。
 
一、風(fēng)輪、機艙、水平軸、尾舵和塔身的等電位連接
 
機艙外殼應(yīng)采用鋼板制成,作為承受直擊雷的載體,按照GB50057-2010的要求,鋼板厚度必須大于4mm,在機艙的上方安裝幾支避雷短針,防止雷電發(fā)生繞擊和側(cè)擊時,穿透機艙,對機艙內(nèi)設(shè)備造成損壞。如果機艙外殼為復(fù)合材料時,應(yīng)在機艙外面敷設(shè)金屬網(wǎng)格,兼作接閃器和屏蔽之用。網(wǎng)孔宜為30cm×30cm,鋼絲直徑不宜小于2.5mm。必要情況下,需通過屏蔽計算,加大金屬網(wǎng)格的密度和鐵絲的直徑。使各網(wǎng)格連接處應(yīng)焊接以保證電氣連接。
 
風(fēng)輪與機艙間、機艙與塔柱間、尾舵與水平軸間應(yīng)通過鉚接、焊接或螺栓連接等方法做可靠電氣連接,也可以通過單獨的多股塑銅線(截面不小于16mm2),各連接過度電阻盡量小,一般不大于0.03Ω。以上各部件連接為一個電氣的整體,使之遭受雷擊時,能有一個快速的通道沿塔身引入接地裝置。
 
二、風(fēng)力發(fā)電機電磁屏蔽
由于風(fēng)力發(fā)電機為高聳塔式結(jié)構(gòu),非常緊湊,發(fā)電機、信息系統(tǒng)、控制系統(tǒng)都靠近塔壁,無論風(fēng)輪、機艙、水平軸、還是尾舵受到雷擊,機艙內(nèi)的發(fā)電機及控制系統(tǒng)等設(shè)備可能受到機艙的高電位反擊,在電源和控制回路沿塔筒引下過程中,也可能受到反擊。對發(fā)電機及其勵磁系統(tǒng),繼電保護和控制系統(tǒng)、通信和信號以及計算機系統(tǒng)都應(yīng)安裝相應(yīng)的過電壓保護裝置。
 
電力和信息回路由機艙到地面并網(wǎng)柜、變流器、塔底控制柜處應(yīng)采取屏蔽電纜外,還應(yīng)穿入接地鐵管,使反擊率降低。各回路應(yīng)在柜內(nèi)安裝相應(yīng)防雷裝置,這樣DBSGP(分流、均壓、屏蔽、接地)系統(tǒng)在各節(jié)點層層設(shè)防。
 
各電氣柜采用金屬薄板制作,可以有效地防止電磁脈沖干擾,在電源控制系統(tǒng)的輸入端,處于暫態(tài)過電壓防護的目的,采用壓敏電阻或暫態(tài)抑制二極管等保護設(shè)備與屏蔽系統(tǒng)連接,每個電控柜用不小于16mm2的多股塑銅線與接地端子連接。
 
三、機艙內(nèi)各種柜的防護
各種柜內(nèi)的進線、出線處必須按照雷電防護區(qū)域的劃分,通過雷擊風(fēng)險評估后,根據(jù)評估結(jié)果進行設(shè)計,根據(jù)建筑物信息系統(tǒng)的重要性和使用性質(zhì)確定雷電防護等級,該風(fēng)力發(fā)電機可以定為B級防護。在被保護的設(shè)備處加裝三級浪涌保護器。第一級采用開關(guān)型的電涌保護器,第二級和第三級采用限壓型的電涌保護器。且各參數(shù)必須符合規(guī)范要求的最小值,即一級標(biāo)稱放電電流In≧25KA(10/350μs)或In≧80KA(8/20μs),二級標(biāo)稱放電電流I n≧40KA,三級標(biāo)稱放電電流I n≧20KA。對于690V/380V的風(fēng)力發(fā)電機供電線路,為防止沿低壓電源侵入的浪涌過電壓損壞用電設(shè)備,供電回路建議采用TN-S供電方式。
 
四、升壓站站房接地系統(tǒng)
確定建筑防雷等級。一般風(fēng)電場升壓站屬于三類防雷建筑物,第三類防雷建筑物上的接閃網(wǎng)、接閃器應(yīng)沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè),并應(yīng)在整個屋面組成不大于20m×20m或24m×26m的網(wǎng)格。當(dāng)建筑物高度超過60m時,應(yīng)設(shè)防側(cè)擊雷措施,首先應(yīng)沿屋頂周邊敷設(shè)接閃帶,接閃帶應(yīng)設(shè)在外墻外表面或屋檐邊垂直面上,也可設(shè)在外墻外表面或屋檐邊垂直面外。接閃器之間應(yīng)互相連接。
 
專設(shè)引下線不應(yīng)少于2根,并應(yīng)沿建筑物四周和庭院內(nèi)四周均勻?qū)ΨQ布置,其間距沿周長計算不應(yīng)大于25m。當(dāng)建筑物的跨度較大,無法在跨距中間設(shè)引下線時,應(yīng)在跨距兩端設(shè)引下線并減小其他引下線的間距,專設(shè)引下線的平均間距不應(yīng)大于25m。
接地系統(tǒng)應(yīng)與場內(nèi)接地網(wǎng)共用,后面會詳細指出。
 
五、風(fēng)力發(fā)電輸電線路的防雷
目前,我國風(fēng)力輸電線路防雷設(shè)計主要有以下幾個方面: 合理選擇線路路徑; 架設(shè)避雷線; 降低桿塔接地電阻; 在部分地段裝設(shè)避雷器; 提高線路整體絕緣水平。
 
這幾種方法在目前的輸電線路防雷設(shè)計中運用得非常多,在線路路徑受地形和投資限制,選擇范圍不大的情況下,架設(shè)避雷線,降低桿塔接地電阻、裝設(shè)避雷器、提高線路絕緣水平成為防雷設(shè)計的主要方法。避雷線、桿塔接地電阻、避雷針、線路絕緣的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)在各類規(guī)程和技術(shù)規(guī)范都有較為詳細的闡述。
 
防雷公司在選擇設(shè)計輸電線路的防雷設(shè)施時,應(yīng)按照當(dāng)?shù)氐睦c活動情況、系統(tǒng)的中性點接地方式、輸電線路的絕緣情況、有無自動重合閘或備用自投裝置、負荷的重要程度等各項條件來綜合考慮,并按照技術(shù)經(jīng)濟比較的結(jié)果來做出決定采用最佳保護方案。
 
在輸電線路防雷設(shè)計中,必須緊密結(jié)合當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電電力生產(chǎn)和建設(shè),不斷收集和積累各種數(shù)據(jù)和資料,制造相應(yīng)的保護裝置,以滿足不斷發(fā)展的電網(wǎng)要求。
 
風(fēng)能是當(dāng)前技術(shù)最成熟、最具備規(guī)模開發(fā)條件的可再生潔凈能源。風(fēng)能發(fā)電為人與自然和諧發(fā)展提供了基礎(chǔ)。由于風(fēng)力發(fā)電機組是在自然環(huán)境下工作,不可避免的會受到自然災(zāi)害的影響。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,風(fēng)力發(fā)電機組的單機容量越來越大,為了吸收更多能量,輪轂高度和葉輪直徑隨著增高,相對的也增加了被雷擊的風(fēng)險,雷擊成了自然界中對風(fēng)力發(fā)電機組安全運行危害最大的一種災(zāi)害。雷電釋放的巨大能量會造成風(fēng)力發(fā)電機組葉片損壞、發(fā)電機絕緣擊穿、控制元器件燒毀等。為了降低自然災(zāi)害帶來的損失,必須充分了解它,并做出有針對性的防范措施。
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