DB65/T 3931-2016 风力发电场防雷技术规范.pdf

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    表1用于接闪器和引下导体的最小材料尺寸

    1.4固定在叶片上或叶片内部的传感器导线应采用屏蔽电缆或敷设在金属管内硬度标准,其电缆屏蔽层 管与引下导体作等电位连接。

    2.1用作传导跨过轴承的雷电流的铜质软导线、铜质滑动触点或相似的措施,其使用截面不小 2.2为了减少通过轴承的雷电流,宜在所有轴承、齿轮箱和高速轴与机舱底板之间加装绝缘层 齿轮箱与发电机之间加装绝缘联轴器。

    5.3.1机舱罩和安装在机舱罩上的风向风速仪应在架叶上的接闪内器 下导体及机舱尾部的接闪杆共同 组成的接闪器的保护范围之内。 5.3.2应专设引下线连接机舱和塔架,机舱内除了需要绝缘隔离的设备外,其余所有设备均应与机舱底 板做电气连接。 5.3.3如机舱为非金属壳体,机舱内设备宜安装在金属框架内。

    5.4.1组成钢制管状塔架的塔筒的每两段之间应可靠电气连接,在筒段圆周上应等距离布置多个跨接导 体,其数量不得少于4处。跨接导体宜采用的截面不小于50mm铜或热镀锌钢。 5.4.2钢制管状塔架的底层塔筒与接地体的电气连接应采用专用连接导体,设置数量应大于4处,连接 导体宜采用截面积不小于50mm的铜或热镀锌钢。

    5.5.1风力发电机组内的电力线路和信号线路应分开布置,其信号线缆与电力线缆的净距参照GB 50343的规定,按照类别最接近的要求进行布设,如表2。

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    表2信号电缆与电力电缆的间距

    5.5.2风力发电机组内的信号线路应设置在金属线槽或钢管内,或采用屏蔽电缆。整个线路的屏蔽层应 保持电气连通,并在首尾两端接地或等电位连接。 5.5.3为了防止变桨系统、电控系统及控制箱遭受电磁干扰,机舱内所有输入接地电缆和屏蔽层在进入 控制箱内直接和接地端子连接。机舱控制器与轮教变架系统控制箱、塔筒控制箱之间的所有电缆都做屏 蔽,屏蔽装置与接地端子条和滑环外壳做电气连接。 5.5.4由外部市电引入的风力发电机组的控制电源,在进入塔筒的配电柜前端应设置I级实验或II级实 验电涌保护器,其电压保护水平应不大于2.5kV,计算每一保护模式的冲击电流时,雷电流值参照风机 机组预计雷击次数进行。当无法确定时,每一保护模式冲击电流应不小于12.5kA。塔筒内的就地控制 屏配电前端应设置I级实验电涌保护器,其电压保护水平不大于2.0kV。在控制电路中对输入和输出信 号加装电涌保护器,应设置I级实验电涌保护器,其电压保护水平不大于1.5kV。 5.5.5塔筒机舱内的电源控制柜内应安装ⅡI级实验电涌保护器,对变频器、控制设备进行保护,其电压 保护水平不大于2.0kV,计算每一保护模式的冲击电流时,雷电流值参照风机机组预计雷击次数进行, 当无法确定时,每一保护模式冲击电流应选不小于12.5kA。在变桨控制电路中对输入和输出信号采用 SPD进行保护,应设置III级实验电涌保护器,其电压保护水平不大于1.5kV。 5.5.6风电场箱式变压器高压侧应设置在高压线路上的与之相适配的电涌保护器。低压侧应设I级实验 电涌保护器,其电压保护水平不大于2.5kV,计算每一保护模式的冲击电流时,雷电流值参照风机机组 预计雷击次数进行,当无法确定时,每一保护模式冲击电流应选不小于12.5kA。 5.5.7监控信号线路应采(改)用无金属光缆。当采用金属导线时,在电子信息设备前端应设置复合波III 类试验SPD,开路电压Uoc不小于6kV和8/20μs短路电流Isc不大于3kA。 5.5.8风力发电机中上下两层的控制柜和同一层的控制柜之间应进行等电位连接,

    6.1应按照雷电灾害风险评估给出的要求敷设或架设集电线路的电力线路。送电线路的雷电 方式,应根据线路的电压等级、负荷性质、系统运行方式、当地原有线路的运行经验、雷电活动的强弱、 地形地貌的特点和土壤电阻率的高低等条件,通过技术经济比较确定。 6.2集电线路中的电力线路采用电缆接线方式时,电缆宜敷设在地下,并符合GB50217的相关规定。 6.3集电线路中的电力线路采用架空线方式连接时,其线路架设应符合GB/T50064的要求。35kV以下 线路,一般不全线架设接闪线。35kV的集电线路一般采取架设接闪线的直击雷保护方式,且其耐压水 平,每基杆塔不连接闪线的工频接地电阻不宜大于102,土壤电阻率高时,可适当放宽接地电阻值,不 宜超过表3所列数值。

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    表3有接闪线的线路杆塔的工频接地电阻表

    4集电线路中的电力线路采用架空线方式连接时,应使接闪线受雷击后线路绝缘不发生闪络,必 降低线路杆塔的接地电阻,或适当加强线路绝缘,对个别杆塔可使用电涌保护器,

    7.1.1建筑物防直击雷装置应符合GB50057的要求。综合办公楼、高压SVG室应采取第二类防雷建 筑物外部防护措施,宜采用装设在建筑物上的接闪网(线、杆),或混合组成的接闪器。110kV及以上 升压站户外设立独立接闪杆若干,应通过计算,使室外所有电气设备均在接闪杆保护范围之内。 7.1.2110kV以及以上的升压站,宜将接闪杆(线)架设在配电装置的架构上,装设接闪杆(线)的配电架 构应设辅助接地装置,此接地装置与升压站接地网的连接点离变压器接地装置与升压站接地网的连接点 之间的距离不应小于15m。但在土壤电阻率大于1000Q·m的地区,宜装设独立接闪杆。 7.1.3独立接闪杆(线)设置应符合GB/T50064中的要求。独立接闪杆(线)宜设独立接地装置,在非 高土壤电阻率地区,其接地电阻不宜超过10Q。当有困难时,该接地装置可与主接地网连接,但接闪 杆与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与这接地网的地下连接点之间,沿接地体的长度不得小 于15m。独立接闪杆不应设在人经常通行的地方,接闪杆及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜 小于3m,否则应采取均压措施,或铺设砾石或沥青地面,也可铺设混凝土地面。 7.1.4独立接闪杆(线)与配电装置在空气中距离以及独立接闪杆(线)的接地装置与升压站接地网间的地 中距离应符合GB/T50064的要求。 7.1.4.1独立接闪杆与配电装置带电部分、发电厂和变电站电气设备接地部分、架构接地部分之间的空 气中距离,应符合式(1)的要求:

    Sa≥0.2Ri.hj....

    式中:Sa一空气中距离(m); Ri一接闪杆的冲击接地电阻(Q); hj一接闪杆校验点的高度(m)。 7.1.4.2独立接闪杆的接地装置与发电厂或变电站接地网间的地中距离,应符合式(2)的要求: Se≥0.3Ri (2) 式中:Se一地中距离(m); Ri一接闪杆的冲击接地电阻(Q)

    7.2雷击电磁脉冲防护

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    7.2.1220kV及以下的电压等级升压站应在单独运行的母线上都应安装电涌保护器,采用GIS的升压 站应在每回线路的入口安装电涌保护器。 7.2.235kV及以上电压等级升压站进线段采用电缆线路时,在电缆线与架空线连接处,应装设一组电 通保护器保护,并且使电涌保护器的接地端与电缆的金属外皮连接。 7.2.3升压站的变压器防雷保护应符合GB/T50064的要求。根据GB/T50065和GB/T50064的规定, 分别在升压站的110kV、35kV母线上装设一组金属氧化锌电涌保护器对雷电波侵入和其他过电压进行 保护;每一台箱式变电站高压侧装设一组金属氧化锌电涌保护器;主变中性点装设金属氧化锌电涌保护 器一只,与隔离开关和放电间隙配合使用。

    8.1接地装置除利用基础钢筋接地外,另敷设水平接地极和垂直接地极组成的人工接地体,并回填黄土 来降低接地电阻,必要时应设置接地模块。人工接地体的外缘应闭合成环形,人工环形接地装置的水平 接地体的埋设深度不应小于0.5m,敷设深度不小于冻土层深度;垂直接地体应沿水平接地体均匀埋设, 其长度宜为2.5m,垂直接地体的间距宜大于其长度的两倍, 8.2风力发电机组的接地电阻值按R≤4Q设计。升压站接地网的设置应符合GB/T50065的要求,其 接地电阻值应符合GB/T50065的要求。 8.2.1一般情况下,接地装置的接地电阻应符合式(3):

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    表4接地体的材料、结构和最小尺寸

    .6设直任外的开压 发电机组的防雷接地装置共用同 一接地体

    A.1风力发电机组年预计雷击次数的确定

    风力发电机组年预计雷击次数应按式(4)确定

    附录A (资料性附录) 风力发电机组年预计雷击次数的确定和计算

    式中: N一风力发电机组年预计雷击次数(次/a); k一校正系数,在平地上安装的风力发电机组取1;在山地或小山上安装的风力发电机组取2; Ng一风力发电机所处地区雷击大地的年平均密度(次/km/a); A。一与风力发电机截收相同雷击次数的等效面积(km)。

    A.2雷击大地的年平均密度的计算

    雷击大地的年平均密度,首先应按当地气象台、站资料确定; Ng=0.1 X Td... 式中: Td一年平均雷暴日(d/a),根据当地气象台、站资料确定; Ng一风力发电机所处地区雷击大地的年平均密度(次/km/a)

    雷击大地的年平均密度,首先应按当地气象台、站资料确定; Ng=0.1 X Td.. 式中: Td一年平均雷暴日(d/a),根据当地气象台、站资料确定; N一风力发电机所处地区雷击大地的年平均密度(次/km/a)

    A.3等效截收面积的计算

    3.1与风力发电机组截收相同雷击次数的等效面积应为其实际水平面积向外扩大后的面积。按叶 有效高度时的模型计算等效面积,其等效面积应为圆形,计算方法按式(6)计算。 Ae=9元H2.106.

    H一为风力发电机组的有效高度(m); Ae一为风力发电机组的等效截收面积(m) A3.2风机遭受直击雷时的等效雷击截收面积定义为与风机有相同年雷闪次数的一定面积。等效截收面 积是封闭在边界线内的区域,边界定义为风机上沿接触点斜率为1/3的直线沿风机旋转一周在地面投影 的面积。参照高杆,其高度为轮毂高度加风轮的平径 A3.3图A.1是安装在平地的风机的雷击截收面积图。它的圆半径是风机有效高度的3倍。

    B.1雷电防护区划分的原则

    B.2雷电防护区(LPZ)划分标准

    B2.1直击雷非防护区(LPZO^)

    建设工程标准规范范本DB65/T39312016

    附录B (资料性附录) 雷电防护区的划分

    本区内的各类物体完全暴露在接闪器的保护范围以外,都可能遭受到直接雷击;本区内的电磁场未 得到任何屏蔽衰减,属完全暴露的不设防区。 B2.2直击雷防护区(LPZOB) 本区内的各类物体处在外部防雷装置接闪器保护范围以内,应不可能遭受到大于所选滚球半径对应 的雷电流直接雷击;但本区内的电磁场未得到任何屏蔽衰减,属充分暴露的直击雷防护区。 B2.3第一屏蔽防护区(LPZ1) 本区内的各类物体处不可能遭受到雷电流直接雷击,流经各类导体的电流比LPZOB区进一步减小; 且由于建筑物的屏蔽措施,本区内的电磁场已经得到初步的衰减。 B2.4后续屏蔽防护区(LPZn+1) 为进一步减小所导引的电流或电磁场而增设的后续防护区。

    B.3风力发电机组主要部位的雷电防护区

    B3.1防雷区LPZOA和LPZOB包括如下部位(图B.1): a)风轮叶片,包括风轮轮毂及其内部部件(传感器、调节器等): b)机舱罩的外部部件; c)无金属罩的机舱内的所有设备(发电机、辅助传动装置、电缆、传感器和调节器),金属开关柜的 外部部件,非金属开关柜的内部部件; d)测风设备的传感器; e)非金属塔架或没有按照标准配备的钢筋连接件的混凝土塔架; f无屏蔽措施的操作间和升压站的内部阀门标准,以及在无屏蔽措施情况下风力发电机组和操作间或升压 站之间埋在土壤中的电缆连接线或架空线。 B.3.2防雷区LPZ1包括如下部位: a)采取了有效的雷电导引和屏蔽措施的风轮叶片的内部,包括风轮轮毂(传感器、调节器等); b)具有相应的雷电导引措施的全金属覆盖的机舱罩内部; c)所有金属包层的设备的内部,如以适当方式连到一个等电位连接系统(例如作为等电位基准的机 器底座): d)屏蔽电缆或处于金属管中的电缆,屏蔽网或金属管两端已作等电位连接; e)装上接闪杆和SPD的测风设备的传感器:

    B.3.2防雷区LPZ1包括如下部位

    a)采取了有效的雷电导引和屏蔽措施的风轮叶片的内部,包括风轮轮毂(传感器、调节器等); b)具有相应的雷电导引措施的全金属覆盖的机舱罩内部: c)所有金属包层的设备的内部,如以适当方式连到一个等电位连接系统(例如作为等电位基准的机 器底座): d)屏蔽电缆或处于金属管中的电缆,屏蔽网或金属管两端已作等电位连接; e)装上接闪杆和SPD的测风设备的传感器:

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