58防雷保护装置.docVIP

5.8防雷系统的设计 5.8.1风机防雷系统的设计原则 风机防雷系统的设计原则一是要选择适宜的保护等级以便在最大允许条件下，通过所采取的保护措施，减小直接雷击对风力发电机组造成破坏的风险。二要根据对电磁条件的要求将整个风力发电机组分成若干防雷区，对不同的防雷区应采取与其相适应的措施。 按IEC62305-1标准，轮毂高度60m以上的风力发电机组的保护等级为II级。根据IEC61312 -1标准，防雷区分为LPZ0A、LPZ0B、LPZ1、LPZ2等。如果机舱罩、塔架的制成材料为可导雷电材料，如图1所示：风力发电机组的防雷区按位置不同划分为： 防雷区LPZ0A和LPZ0B包括如下部位：风轮叶片（包括风轮轮毂）及其内部部件、轮毂、机舱罩、测风设备的风况传感器、无屏蔽措施的操作间和变电站土壤中的电缆连接线。 防雷区LPZ1包括如下部位：采取了有效雷电导引和屏蔽措施的风轮叶片内部、全金属覆盖的机舱罩内部、金属塔架的内部、操作间和变电所的内部。 防雷区LPZ2包括防雷区LPZ1内的设备。 图1 防雷区的划分 雷电防护如图2所示主要分为两个部分：外部防雷和内部防雷 图2 雷电保护示意图 外部防雷——将绝大部分雷电流直接引入地下泄散； 内部防雷——快速泄放沿着电源或信号线路侵入的雷电波或各种危险过电压； 5.8.2外部防雷系统系的设计(详细见5.7接地部分) 外部防雷系统系指由接闪器、引下线和接地装置组成的防雷系统。接闪器系指直接接受雷击的那部分外部防雷装置。引下线系指连接接闪器与接地装置的金属导体。接地装置系指接地体和接地线的总称。 总体的设计是风机叶片、机舱、塔和等电位连接等，如下图： 图3 外部防雷系统系的总体设计 系统各部分外部防雷部分的设计方案 叶片：每个叶片有两个接闪器，一根77mm2 引下线，在每个叶片的根部法兰上有引出线，M16 螺纹，每个叶片的接闪器与轮毂相连接，使用120mm2编织扁铜线，而且这根铜线路过变距支架的中心时，使用绝缘橡胶垫固定在支架的中心，然后以中心作为转折点，连接到轮毂上，一共有3根。 风速传感器：机舱顶部风速风向仪附近的避雷针使用两根黄绿线引下到支架下面，与焊接到机舱顶部防雷带上面的接线端子相连，然后使用一根铜螺栓贯穿机舱顶部，铜螺栓的上部接防雷线，下面使用编织扁铜线与机舱底盘相连。 轮毂：轮毂为全金属结构，有较好的雷电流传导作用，轮毂处的雷电流向后传向传动系统，放置能够传导雷电流的滑环和与其可滑动接触的滑块，轴承可传导雷电流，有放电间隙。 机舱中： 发电机——机舱底盘 50mm2×2（编织扁铜线） 齿轮箱——机舱底盘 50mm2×2（编织扁铜线） 液压油泵——机舱底盘 25mm2×1（黄绿线） 齿轮油泵——机舱底盘 25mm2×1（黄绿线） 偏航电机——机舱底盘 50mm2×4（编织扁铜线） 机舱罩——机舱底盘 50mm2×6（编织扁铜线） 风速风向仪——机舱底盘 50mm2×2（黄绿线） 机舱通风电机——机舱底盘 25mm2×1（黄绿线） 滑环盒——机舱底盘 25mm2×1（黄绿线） 控制柜——机舱底盘 50mm2×1（编织扁铜线） 主轴承座——机舱底盘 50mm2×1 （编织扁铜线） 吊车——机舱底盘 50mm2×2（编织扁铜线） 齿轮箱散热风扇——机舱底盘 50mm2×1（编织扁铜线） 叶片—轮毂120mm2×3（电缆） 变距电机—轮毂50mm2×3（编织扁铜线） 变距控制柜支架—轮毂 25mm2×3（黄绿线） 机舱—塔架120mm2×1（电缆） 塔筒中：在上塔筒和下塔筒的连接处，使用2根50mm2编织扁铜线，连接到塔筒连接螺栓的两端。 塔筒底：使用一根50mm2电缆，塔架底座的防雷线与塔底的4个接地线做不封闭环状连接。 5.8.3内部防雷系统系的设计（详细设计见电力线路图和电气系统图） 内部防雷系统系指除外部防雷系统防雷装置外，所有附加部件和措施均属于内部防雷系统，其目的在于减小雷电流在需要防雷的空间内所产生的电磁效应。 1）设计步骤： 设计时第一步根据电气/电子设备的绝缘耐压强度选择防雷器。绝缘耐压强度见表2： 第二步列出所有需要保护的设备和保护区域。然后对所需的保护等级进行评价，对保护的空间划分为防雷保护区的防止确定正确的安装地点。根据相应的防雷标准，风力发电系统的内外部分分成多个电磁兼容性保护区。其中，在机舱、塔身和主控室内外可以分为LPZ0、LPZ1和LPZ2 三个区。根据IEC61024、61312和61400和国标GB50057-1994的相关规定，在不同的保护区的交界处，必须通过SPD（防雷及电涌保护器）对有源线路（包括电源线、数据线、测控线、天馈线等）进行等电位连接。其中在LPZ0区和LPZ1区的交界处，需采用通过I类测试的B级SPD将通过电流、电感和电容耦合三种耦合方式侵入到