风力发电机雷电防护.ppt

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1、风力发电机防雷保护方案设计依据，标准、规范IEC61024-1建筑物防雷第一部分通则IEC/TR61400-24风力发电机系统-防雷保护IEC61312-1雷电电磁脉冲的防护第一部分通则GB50057-2010建筑物防雷设计规范GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷设计规范WECMINGYANG1.5MWLightningProtection（Aerodyn）防雷设计遵循原则风机的接地电阻值应不大于4欧姆。与风机结合在一起的所有的金属件都应等电位连接在一起，并与防雷装置相连。接地系统有直通大地的连接，等电位连接网不应设单独的接地装置。防雷接

2、地、交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地、防静电接地共用一组接地装置。接地装置应利用风机的自然接地体，当自然接地体的接地电阻达不到要求时必须增加人工接地体。接地设计必须遵守国际标准和规范。风力发电机雷电损坏风险评估雷击大地的年平均密度Ng＝0.1×TdTd—年平均雷暴日。这里根据湛江气象站资料，为96次/年。Ng＝0.1×96＝9.6雷电直接击中平地上风机的年平均频率Nd＝Ng×9πh2×10-6＝9.6×9π×1002×10-6＝2.71在小山或者丘陵的风力发电机遭受雷击的概率为平地风机的2倍。防雷保护系统效率E≥（1－10-3/3.58）×

3、100％E≥99.7％防雷保护级别及其参数根据IEC61400－24风力发电机系统-防雷保护，结合WECMINGYANG1.5MWLightningProtection（Aerodyn），在此我们把明阳风力发电机按照一类防雷进行设计。参数(防雷保护等级1)风力发电机雷电防护区域的划分雷电防护区的提出，是为保护风机系统里的元件。风机系统可以分为几个不同的区域。雷电防护系统依据标准制定划分区域，目的是为了减少电磁干扰与可预见的耦合干扰。LPZ0A有直击雷侵袭的危险，完全处在电磁场环境中，完全具有雷击电涌破坏的可能。这个区域包括：叶片；机舱罩；气象桅杆避

4、雷针系统；塔架LPZ0B没有直接遭受雷击的危险，但电磁场环境与雷电电涌没有任何减低。这类区域包括：风向仪；风速仪；航标灯；机舱内部；发电机；齿轮箱；液压系统；传动系统；电气控制柜；风力发电机雷电防护区域的划分LPZ1可选择SPD保护设备，存在电涌破坏的危险，电磁场由于屏蔽作用已经减弱。这类区域包括：轮毂内部；机舱电控柜内部；发电机接线盒内部；照明系统；机舱与塔筒的线缆；塔筒内部；箱式变电站内部；LPZ2…n电涌破坏进一步减弱，电磁破坏影响更小这类区域包括：变桨控制箱内部；塔基控制柜内部；箱式变电站开关柜内部；防雷系统的思路通过外部防雷装置将雷电与雷

5、电电磁脉冲的能量泄放到大地，并且应符合层次性原则，即尽可能多、尽可能远地将多余能量在引入通信系统之前泄放入地；层次性就是按照所设立的防雷保护区分层次对雷电能量进行削弱。等电位就是保持系统各部分不产生足以致损的电位差。由可靠的接地系统、等电位连接用的金属导线和等电位连接器（防雷器）组成一个电位补偿系统，在瞬态现象存在的极短时间里，这个电位补偿系统可以迅速地在被保护系统所处区域内将所有导电部件之间建立起一个等电位区域，使得所有导电部件之间不存在显著的电位差。外部防雷措施1、气象桅杆做成避雷针的形状。在气象桅杆的合叶连接的上端面通过35mm2导线以最短连

6、接方式连接到机架接地点上，接地电缆应保持一定的松紧度，不宜拉的太紧，以免因为热胀冷缩而损坏。接地电缆安装尽量做到短、直。气象桅杆避雷针的连接法兰采用35mm2接地电缆跨接，跨接前应将接线端子与法兰的接触面的油漆去掉。图（1）气象桅杆法兰跨接示意图外部防雷措施图（2）机架气象桅杆接线柱位置示意图外部防雷措施2、叶片尖端装有雷电捕捉器，捕捉器截面积大约200~300mm2。雷电捕捉器通过叶片内部的70mm2接地电缆连接到叶片根部法兰处，每个叶片接地线底部安装有一个雷电峰值记录卡。如图（3）所示：如图（3）叶片正面形状及防雷电结构示意图外部防雷措施通过7

7、0mm2铜编织带缠绕硅胶条柔性连接的方式将叶片和轮毂等电位连接。如图（4）所示。图（4）叶片至轮毂的连接外部防雷措施风机的主轴接地利用与锁紧盘连接的两个接地铜刷通过70mm2铜编织带连接到机架。接地示意图如图（5）。具体装配方法及要求详见图纸1－MF－660－000－A、图纸1－MF－670－000－A。机架的接线柱如下图（6）所示。图（5）主轴接地示意图外部防雷措施图（6）机架接线柱位置示意图外部防雷措施机架与塔筒的连接采用碳刷与防雷引弧爪并联方式，连接点为2处，碳刷数量共4个。碳刷通过偏航制动器防雷支架固定在偏航制动器的支座上，安装后与偏航制动

8、器的压力大约150N。安装前需将偏航制动器内圆周面的油漆与污渍清理干净。装配示意图如图（7）：图（7）偏航轴承刹车制动盘碳