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適用于多雷暴天氣風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)電機(jī)組電涌保護(hù)器改進(jìn)設(shè)計(jì)

2012-08-20 來源:《風(fēng)能》 瀏覽數(shù):782

  1 概述
  中國幅員遼闊,有些山區(qū)的年平均雷暴日多達(dá)60 天,國外風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)往往無法適應(yīng)這樣的氣候條件。另外,與安裝在平地時(shí)主要承受直擊雷不同,在山區(qū)發(fā)生雷電反擊和繞擊的概率將大大增加,因此處于這些特殊氣候條件下的風(fēng)電機(jī)組更易遭受雷害。
  雷電是自然界中的一種放電現(xiàn)象,特點(diǎn)是時(shí)間短、電流強(qiáng)、頻率高、沖擊電壓大。雷電釋放的巨大能量會(huì)給風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行帶來極大危害,造成風(fēng)電機(jī)組葉片損壞、發(fā)電機(jī)絕緣被擊穿、控制元器件燒毀等事故,因此要盡可能避免。但實(shí)際上,對(duì)于風(fēng)電機(jī)組這種處于空曠區(qū)域內(nèi)的高聳物來說要完全避免雷擊是不可能的,關(guān)鍵是要做到風(fēng)電機(jī)組遭雷擊時(shí)盡快將雷電引入大地,盡可能減少經(jīng)過電氣設(shè)備的雷電,盡量降低設(shè)備受損害的程度。
  2 風(fēng)電機(jī)組的一般防雷設(shè)計(jì)
  風(fēng)電機(jī)組雷電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)IEC TR 61400-24 WindTurbine Generator Systems –Part 24: Lightning Protection, 而該標(biāo)準(zhǔn)更偏向于風(fēng)電機(jī)組遭遇雷電襲擊的統(tǒng)計(jì)報(bào)告,并大量參照IEC 62305、IEC 61643 和IEC 61663 等標(biāo)準(zhǔn),實(shí)際上就是參照建筑物的低壓配電系統(tǒng)的防雷保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)有GB 50057-1994、GB/T 18802.12-2006(等同于IEC 61643-12)、GB/T 18802.22-2008(等同于IEC 61643-22,2009 年11 月正式實(shí)施)、GB 50343-2004 等。
  總的來說,風(fēng)電機(jī)組的防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用等電位連接、屏蔽和隔離保護(hù)以及安裝電涌保護(hù)器(SPD)等措施來減少雷電的損害,其中安裝SPD 對(duì)防止雷電波入侵尤為有效。SPD 選用的原則就是在不同的防雷分區(qū)內(nèi),按照不同雷擊電磁脈沖的嚴(yán)重程度和等電位連接點(diǎn)的位置,決定位于該區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)備采用何種電涌保護(hù)器,實(shí)現(xiàn)與共用接地體等電位連接。SPD必須能承受預(yù)期通過它們的雷電流能量,并符合兩個(gè)附加要求:一是通過電涌時(shí)的最大鉗位電壓,二是有能力熄滅在雷電流通過后產(chǎn)生的工頻續(xù)流。為了實(shí)現(xiàn)較低的殘壓水平,需要采用多級(jí)保護(hù)器來進(jìn)行可靠保護(hù)。多級(jí)保護(hù)器的設(shè)計(jì)就是綜合利用各保護(hù)元件的特點(diǎn),將它們有機(jī)地組合起來,實(shí)現(xiàn)保護(hù)器整體性能的優(yōu)化。
  本文對(duì)常規(guī)性的風(fēng)電機(jī)組防雷保護(hù)系統(tǒng)不再詳細(xì)展開敘述。
  3 風(fēng)電機(jī)組電氣防雷系統(tǒng)中SPD的改進(jìn)
  3.1 原有電氣防雷系統(tǒng)的配置和不足
針對(duì)山區(qū)雷暴多的氣候特點(diǎn),我們仔細(xì)分析了風(fēng)電機(jī)組的一般雷電防護(hù)系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)幾點(diǎn)不足:
  (1)原有的電氣防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)為安裝二級(jí)SPD(圖1)。在主進(jìn)線處安裝DP 440 型SPD 作為第一級(jí)保護(hù)(表1),在電氣控制系統(tǒng)變壓器(690V/230V)的兩側(cè)安裝DG 275 型SPD 作為第二級(jí)保護(hù)(表2)。

圖1 風(fēng)電機(jī)組的原防雷保護(hù)系統(tǒng)

【延伸閱讀】

標(biāo)簽:

閱讀上文 >> 風(fēng)電機(jī)組機(jī)位有效湍流強(qiáng)度計(jì)算方法歸納分析
閱讀下文 >> 青藏高原地區(qū)風(fēng)電機(jī)組的雷電工程防護(hù)設(shè)計(jì)

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