风电场电气系统(朱永强)第7章2_风电场防雷课件.ppt

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1、§7风电场的防雷和接地7.1雷电的产生机理、危害及防护7.2接地的原理、意义及措施7.3大型风力机的防雷保护7.4集电线路的防雷与接地7.5升压变电站的防雷与接地2对于风力机而言，直接雷击保护主要是针对叶片、机舱、塔架防雷，而间接雷击保护主要是指过电压保护和等电位连接。电气系统防雷则主要是间接雷击保护。§7.3大型风力机的防雷保护§7.3.1风机防雷保护的必要性3§7.3.2叶片的防雷保护叶片防雷叶片防雷重要性雷击造成叶片损坏位置最高是雷电袭击的首要目标叶片是风力发电机组中最昂贵的部件雷击造成的巨大声波，对叶片结构造成冲击破坏雷电击中叶尖后释放大量能量，雷电流使叶尖结构内部温度急骤

2、升高，造成叶尖结构爆裂破坏甚至开裂；4叶片防雷系统连于叶片根部的金属环处，包括雷电接闪器和引下线（雷电传导部分），如图7-7所示。§7.3.2.1叶片防雷系统图7-7叶片防雷系统示意图5现代大多数风力机的机舱罩是用金属板制成，本身就有良好的防雷保护作用。机舱主机架除了与叶片相连，在机舱罩顶上后部设置一个（数目可多于一个）高于风速、风向仪的接闪杆，保护风速计和风向仪免受雷击。§7.3.3机舱的防雷保护图7-8机舱的防雷设计6§7.3.4塔架的防雷保护1.钢制塔架2.混凝土塔架3.混合塔架钢制部件之间的过渡段，采用并行路径方式设置三个彼此相间120°的间隙作为雷电路径连接处不允许雷击沿

3、紧固的螺栓进行传导塔基处在三个彼此相间120°的位置上接到公共结点上雷电通过塔架内的铜电缆在三个彼此相间120°的位置上被散流塔基处连接到与接地环和电极相连的电压公共结点上不允许雷击电流沿钢拉线进行传导钢制连接适配法兰与钢制区法兰在附有不锈钢盘的法兰面上选择三个彼此相间120°的位置用螺栓固定钢制适配器依次接于三个彼此相间120°的接地电缆，后者接于塔基的公共结点7§7.3.5风机的接地风电机组采用TN方式供电系统，可以较好的保护风机电气系统及人员的安全。TN系统，T：系统中有一点（一般是电源的中性点）直接接大地，称为系统接地（SystemEarthing）；N：用电设备的外壳经保

4、护接地即PE线（ProtectingEarthingconductor）与系统直接接地点连接而间接接地，称为保护接地（ProtectiveEarthing）。TT系统，前一个T：系统接地是直接接大地；后一个T：用电设备外壳的保护接地是经PE线接单独的接地板直接接大地，与电源中的N线线路和系统接地点毫无关连。8风机接地系统应包括一个围绕风机基础的环状导体，此环状导体埋设在距风机基础一米远的地面下一米处，采用50mm²铜导体或直径更大些的铜导体；每隔一定距离打入地下镀铜接地棒，作为铜导电环的补充；铜导电环连接到塔架2个相反位置，地面的控制器连接到连接点之一。有的设计在铜环导体与塔基中间

5、加上两个环导体，使跨步电压更加改善。如果风机放置在接地电阻率高的区域,要延伸接地网以保证接地电阻达到规范要求。若测得接地网电阻值大于要求的值，则必须采取降阻措施，直至达到标准要求。可以将多台风电机组的接地网进行互连，这样就可以通过延伸机组的接地网可进一步降低接地电阻，使雷电流迅速流散入大地而不产生危险的过电压。§7.3.5风机的接地9§7.3.6电气系统的防雷保护四种雷电保护带10集电线路上出现大气过电压主要有直击雷过电压和感应雷过电压两种。一般直击雷过电压危害更严重。集电线路防雷性能优劣主要用两个技术指标：耐雷水平和雷击跳闸率来衡量。耐雷水平是指线路遭受雷击时，线路绝缘所能耐受的

6、不至于引起绝缘闪络的最大雷电流幅值，单位为kA。耐雷水平愈高，线路的防雷性能愈好。雷击跳闸率是指雷暴日数Td=40的条件下，每100km的集电线路每年因雷击而引起的跳闸次数，它是衡量线路防雷性能的综合指标。§7.4集电线路的防雷与接地11①感应过电压的极性与雷电的极性正好相反。②感应过电压同时存在于三相导线，相间不存在电位差，故一般只能引起相对地闪络，而不会产生相间闪络。③感应过电压的幅值不高，一般不会超过500kV，因此，它对110kV及以上电压等级线路的绝缘不会构成威胁，仅在35kV及以下的线路中可能会产生一些闪络事故。§7.4.1集电线路的感应过电压§7.4.1.1感应过电压

7、的特点121.当雷击点离开线路的距离s大于65m时（1）导线上方无避雷线（2）导线上方挂有避雷线2.雷击线路杆塔时（1）导线上方无避雷线（2）导线上方挂有避雷线§7.4.1.2感应过电压的计算13导线上的感应电压最大值(kV)为式中s——雷击点与线路的垂直距离，m；hd——导线悬挂的平均高度，m；I——雷电流幅值，kA。1.当雷击点离开线路的距离s大于65m时（1）导线上方无避雷线14当雷电击于挂有避雷线的导线附近大地时，则由于避雷线的屏蔽效应，导线上的感应电荷就会减