风电场防雷接地系统ppt课件

1、2.10 防雷接地系统介绍防雷接地系统介绍1、雷电的产生2、雷电的危害3、防雷保护的原理及方法 4、雷电保护区域的划分5、1500kW机组防雷接地系统介绍主要内容主要内容6、接地基本知识1、雷电的产生、雷电的产生2、雷电的危害 自然界每年都有几百万次闪电。雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。最新统计资料表明，雷电造成的损失已经上升到自然灾害的第三位。全球每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数。据不完全统计，我国每年因雷击以及雷击负效应造成的人员伤亡达30004000人，财产损失在50亿元到100亿元人民币。 3.13.1、传统的防雷方法：、传统的防雷方法： 传统的

2、防雷方法主要就是直击雷的防护，参见GB50057-94建筑物防雷设计规范，其技术措施可分接闪器、引下线、接地体和法拉第笼。其中接闪器包括避雷针、避雷带、避雷网等金属接闪器。根据建筑物的地理位置、现有结构、重要程度等，决定是否采用避雷针、避雷带、避雷网或其联合接闪方式。 风力发电机组都是安装在野外广阔的平原地区或半山地丘陵地带或沿海地区。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、机舱还是塔架受到雷击，机舱内的电控系统等设备都有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经中，也可能受到高电位反击。实际上，对于处于旷野

3、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。金风1500kW系列机组的防雷系统就是遵循这一原则而设计的。 B B、C C、D D三级防雷器三级防雷器(SPD)(SPD)保护水平的要求：保护水平的要求： B级防雷器一般采用具有较大通电流的防雷器，可以将较大的雷电流泄放入地，达到限流的目的，同时将危险过电压减小到一定的程度。 C、D级防雷采用具有较低残压的防雷器，可以将线路中剩余的雷电流泄放入地，达到限压的效果，使过电

4、压减小到设备能承受的水平。 主配电采用的是TN-C式供电系统，即系统的N线和PE线合为一根PEN线。根据以上对不同电磁兼容性防雷保护区的划分和应用SPD的原理，在塔底的620V或690V 电网进线侧和变压器输出400V侧安装B级和C级SPD即防雷器以防护直接雷击，将残压降低到2.5kV水平，同时做好风机的接地系统。在风向标风速仪信号输出端加装信号防雷模块防护，残余浪涌电流为20kA（8/20s）,响应时间小于等于500ns。 雷击造成叶片损坏的机理是：雷电释放巨大能量，使叶片结构温度急剧升高，分解气体高温膨胀，压力上升造成爆裂破坏。叶片防雷系统的主要目标是避免雷电直击叶片本体而导致叶片损害。研

5、究表明：不管叶片是用木头或玻璃纤维制成，或是叶片包导电体，雷电导致损害的范围取决于叶片的形式。叶片全绝缘并不减少被雷击的危险，而且会增加损害的次数。多数情况下被雷击的区域在叶尖背面（或称吸力面）。根据以上研究结果，针对1500kW系列机组的叶片应用了专用防雷系统，此系统由雷电接闪器和雷电传导部分组成，如下图所示。在叶尖装有接闪器捕捉雷电，再通过敷设在叶片内腔连接到叶片根部的导引线使雷电导入大地，约束雷电，保护叶片。 雷电从接闪器通过导引线导入叶片根部的金属法兰，通过轮毂、主轴传至机舱，再通过偏航轴承和塔架最终导入接地网。按IEC61400-24标准的推荐值，如风力发电机组要达到一级防雷击保护要

6、求，则叶片防雷击铜质电缆导线截面积最小为50平方毫米。而金风1500Kw机组的叶片铜质电缆导线截面积为77平方毫米，能够满足一级防雷保护的要求。叶片防雷叶片防雷 雷电由在叶片表面接闪电极引导，由引下导线传到叶片根部，通过叶片根部传给叶片法兰，通过叶片法兰和变桨轴承传到轮毂，通过轮毂法兰和主轴承传到主轴，通过主轴和基座传到偏航轴承，通过偏航轴承和塔架最终导入接地网。 在机舱顶部装有一个避雷针，避雷针用作保护风速计和风标免受雷击，在遭受雷击的情况下将雷电流通过接地电缆传到机舱上层平台，避免雷电流沿传动系统的传导。 机组基础的接地设计符合IEC61024-1或GB50057-94的规定，采用环形接地

7、体，包围面积的平均半径10m，单台机组的接地电阻4，使雷电流迅速流散入大地而不产生危险的过电压。 金风1500kW风力发电机组的防雷系统中所采取的过压保护和等电位连接措施符合IEC61024、61312、IEC61400和GB50057-1994的相关规定，在不同的保护区的交界处，通过SPD（防雷及电涌保护器）对有源线路（包括电源线、数据线、测控线等）进行等电位连接。其中在LPZ0区和LPZ1区的交界处，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系统内部的大能量的雷电流泄放并将残压控制在2.5kV的范围。对于LPZ1区与LPZ2的交界处，采用通过II类测试的C级S

8、PD并将残压控制在1.5kV的范围。 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3个接入点传输到接地网。在 LPZ0与LPZ1、LPZ1与 LPZ2 区的界面处应做等电位连接。 为什么要接地，需要我们了解一些概念：电磁骚扰（EMD, ElectroMagnetic Disturbance）:任何可能引起装置、设备或系统性能降级或对有生命或无生命物质产生作用的电磁现象。电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化。电磁干扰（EMI, ElectroMagnetic Interference ）:是电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。电磁干扰的三要素：1 电磁干扰源；2 耦合路径（传输通道）；3 敏感设备。电磁骚扰是电磁现象，是一种客观存在的物理现象，可能会引起装置、设备或系统性能降级