2MW箱变技术要求和防雷系统介绍

W2000风电机组 上海电气风电设备有限公司技术部 箱变技术要求 防雷系统介绍 箱变技术要求 箱变的概念箱变的技术参数箱变至风电机组的电缆规格箱变与风电机组的接口 箱变的概念 由高压配电装置 电力变压器 低压配电装置等三部分紧凑组合在一个或几个箱体内组成的变电站称为箱式变电站 简称箱变 高压回路中开关设备 支持绝缘子 母线 熔断器及控制 测量等设备组成的装置称为高压配电装置 低压回路中开关设备 支持绝缘子 母线 熔断器 电力电容器及控制 测量等设备组成的装置称为低压配电装置 目前使用的电力变压器一般有油浸式变压器和干式变压器两种 油变易燃 但价格便宜 干变阻燃 但价格贵 箱变的技术参数 变压器 额定容量 2400kVA高压侧额定电压 10kV 20kV 35kV低压侧额定电压 690V额定频率 50Hz相数 3相联结组标号 Dyn11空载损耗 kW 2 1kW负载损耗75 kW 21kW短路阻抗 6 绝缘等级 H冷却方式 AN AF 箱变的技术参数 高压单元 高压配电装置应包含高压侧主开关设备 支持绝缘子 母线排 熔断器 过电压保护器 就地手动操作装置 开关动作的远程监控 温度信号以及故障信号的监控单元等 2MW中高压配电装置主要由高压负荷开关加熔断器组成 基本参数如右表所示 箱变的技术参数 低压单元 低压配电装置包含风机690V进线回路开关设备 母线排 熔断器 电流互感器 电压互感器等 设备要求如下 断路器型号 SF6 真空等 由供应商确定额定电压 690V额定工作电流 690V 2500A电压互感器 3个 690 100V 精度为0 2级电流互感器 3个 2500 1A 精度为0 2级1级浪涌保护器 SPD 电压 电流互感器的安装位置应在主断路器和风机自用电之后 亦即电压 电流互感器测量的功率应扣除风机自用电 如有功率验证装置 相应的PT CT应配置2组 箱变接线原理图 箱变至风电机组的电缆规格 注意 其中动力电缆为三相四线制 PE和N共用PEN 若箱变变压器采用干式变压器需增加温度信号 PT100 若箱变变压器为油浸变压器需增加轻瓦斯报警信号和重瓦斯跳闸信号 功率输出与辅助电路要能分别断开 以便在进行功率输出线路维护时能够提供辅助器件电源 箱变与风电机组的接口 根据国家电网公司文件 在正常运行情况下 风电场需向电网调度部门提供高压侧出线的有功功率 无功功率 电流 高压断路器和隔离开关的位置等信号 箱变需要上传给风电机组的信号 包括但是不限于此 再通过风电机组主控的通讯接口送至风电场升压站监控系统 高低压侧开关位置信号事故跳闸信号温度信号 箱变与风电机组的接口 防雷系统 防雷保护等级防雷保护区划分防雷保护系统防雷接地路径风电机组各部分防雷介绍 风力发电机组都是安装在野外广阔的平原地区 风力发电设备高达几十米甚至上百米 导致其极易被雷击并直接成为雷电的接闪物 由于风机内部结构非常紧凑 无论叶片 机舱还是尾翼受到雷击 机舱内的电控系统等设备都可能受到机舱的高电位反击 在电源和控制回路沿塔架引下的途中 也可能受到高电位反击 实际上 对于处于旷野之中高耸物体 无论怎么样防护 都不可能完全避免雷击 因此 对于风力发电机组的防雷来说 应该把重点放在遭受雷击时如何迅速将雷电流引入大地 尽可能地减少由雷电导入设备的电流 最大限度地保障设备和人员的安全 使损失降低到最小的程度 W2000系列机组的防雷系统就是遵循这一原则而设计的 从叶尖到风机基础 各部分均采用了严密的防雷击保护措施 防雷保护等级 防雷保护等级 IEC62305 3 由于中国很多地区雷击频繁 且雷击强度高 故2WW的防雷保护系统指定为保护等级 防雷保护区划分 LPZ0A 完全暴露的防护区 承受全部雷击电流和全部雷击磁场LPZ0B 无直接雷击 承受局部雷击电流或感应电流 以及全部雷击磁场LPZ1 无直接雷击 雷击磁场得到初步衰减 LPZ2 电磁场进一步减弱的后续防雷区 风电机组中防雷保护区划分 防雷接地路径 叶片接闪器 轮毂 风轮锁紧盘 等电位铜排 塔架 大地端系统 测风仪支架 机舱罩 叶片内部防雷导体 碳刷 电缆 发电机 齿轮箱 液压站 主控柜 变流器 塔底柜 辅助变压器等 避雷针 接地网 雷电保护系统组成 雷电保护系统 外部防雷 内部防雷 大气端系统 下引导体系统 大地端系统 等电位连接 电磁屏蔽 电涌保护器 雷电保护系统 外部 大气端系统 在风轮叶片尖部有金属的雷电接闪器测风仪支架上有大气端避雷针在机舱罩内部集成大气端网状结构下引导体系统 叶片中心轴内的铜带或铜电缆风轮锁紧盘与机舱等电位母排的滑动连接装置机舱等电位母排与塔筒之间的电缆连接塔筒底部的等电位母排大地端系统 基础 大地端系统是一个整体 大地端系统接地电阻 4 机舱罩内接地网示意图 塔筒与塔筒之间的连接 铜片尺寸 30 3 5mm 雷电保护系统 内部 等电位连接措施 为了预防雷电效应 对处在机舱内的金属设备如 金属构架 金属装置 电气装置 通讯装置和外来的导体作了等电位连接 连接母线与接地装置连接 汇集到机舱底座的雷电流 传送到塔架 由塔架本体将雷电流传输到底部 并通过接地极传输到接地网 在LPZ0与LPZ1 LPZ1与LPZ2区的界面处应做等电位连接 比如风向标 风速仪 环境温度传感器在机舱TOPBOX内作等电位连接 机舱TOPBOX 发电机开关柜 齿轮箱 液压站等在机舱平台的接地汇流排上作等电位连接 控制柜 变流柜 变压器在塔底接地汇流排上作等电位连接 机舱等电位铜排 塔底等电位母排 雷电保护系统 内部 电磁屏蔽 2MW风电机组的钢制塔筒将用作结构屏蔽 从LPZ0过渡到LPZ1 使雷击直接或间接产生的感应磁场H0将大幅减弱 金属开关和控制柜将用作空间屏蔽 从LPZ1过渡到LPZ2 进一步减弱从磁场H1到磁场H2的强度 以使这些磁场强度降至很低 机组内较大电