風電行業丨風力發電機組雷電安全防護方案
SPD,防雷 風電行業丨風力發電機組雷電安全防護方案 2020-08-03 風電行業丨風力發電機組雷電安全防護方案 842

風機的龐大與高空作業注定了其在基建和維護中不易作業,風機設備的主電源、過程控制、網絡與通訊、現場設備需高等級的防電涌沖擊保護,提高系統及設備的可靠性和可用性。


   

風電場的主要發電設備 

 

 


風力發電機組“大風車

是風電場的主要發電設備

風能轉化為機械能,再將機械能轉化為電能

葉輪、機艙、塔筒和基礎等組成


風電行業丨風力發電機組雷電安全防護方案

以主流1.5~2.5MW的“大風車”為例:

葉片就長達35米以上,整機高達75米

一天的發電量可以供15個家庭使用一年


   

風力發電機組的應用挑戰 

 

 


  • 由于其安裝場合和自身高度,易遭受雷電,而造成葉片,以及主控、變槳、監控等系統的損壞;造成風車倒塌等不可挽回的損失;

  • 風車運轉過程中造成的振動、以及安裝環境的影響(海上鹽霧、陸上高海拔、沙塵等),對控制器、控制器、傳感器、發電機等電子電氣產品的可靠性和質量有著很高的要求,需要采用監控、保護等產品以確保風車的持續發電。


   

風力發電機組對雷電防護的要求

 

 

風機的設計壽命一般為20年,其內部集成了大量電子、電氣設備。尤其是如此大型風力發電機組,遭受雷擊風險很高,電子、電氣設備的長期可靠性更是受到嚴重考驗。


為了保證風機持續穩定運行、避免設備遭受電涌脈沖的危害,減少維護等成本,除了做好直接雷防護外,還需采用優質的電涌保護產品(SPD)保護主控、變槳、監控等系統,進行全面雷電防護是必不可少的。


風電行業對SPD電涌保護產品的主要需求:

雷電防護能力強

高溫高濕、鹽霧、振動等惡劣環境適應性

產品可靠性、質量穩定性要求


   

什么是電涌和SPD 

 

 


電涌(Surge),又稱浪涌,突波,是指瞬間超出穩定值的峰值,包括浪涌電壓和浪涌電流。


供電系統的電涌主要來自兩方面的原因:

1. 外部(雷電原因)

2. 內部(電氣設備造成的過電壓,往往是毫秒級)


由于瞬時的電壓和電流極大,極有可能對用電設備和電纜造成危害。


SPDSurge Protective Device的縮寫,中文名稱為“電涌保護器”, 是一種限制瞬態過電壓和泄放電涌電流,從而保護電氣或電子設備的器件。SPD一般與被保護的設備并聯,當產生過壓時,可以起到分流和限壓的效果,防止過大的電流與電壓對設備產生損害,是低壓配電系統和電信及信號系統中保護線路安全的重要電氣裝置






辰竹SPD產品特色

 

 


可靠技術  

   
  • 大通流,快速泄放電流:雷電防護能力達80kA(8/20us)

  • 可靠脫扣技術,實現脫扣后完全隔離點擊,熄滅電弧,避免拉絲

  • 無需外部脫離裝置,短路耐受達1000A

  • 信號SPD提供卡扣于導軌4點接觸,更便捷更可靠

  • 創新的預熱焊接技術自動焊接工藝技術保障產品生產一致性可靠性

維護方便  

   
  • 失效指示功能:維護人員可以方便判斷器件的好壞

  • 遙信功能:遠程監控SPD的狀態,在控制室就能獲得預警信息

  • 熱插拔功能:無需中斷系統運行即可進行備品更換

  • 多選擇,體積小:提供四線制產品可當2臺二線制產品使用

適應于惡劣環境  

   
  • 通過96H鹽霧測試

  • 可抗2G振動

  • 達220℃耐溫

  • 外殼阻燃等級達V0級


   

案例

3兆瓦陸上風電機組選用辰竹SPD產品 

 

 


項目背景:

2018年6月,3兆瓦級國產陸上風力發電機組--某中車公司風電機組在青海省某風電場成功吊裝,是高溫、高寒、高海拔場景技術的探索和突破,具備中低風速全適應性、低損耗、高可利用率、發電性能優異等特點,意味著我們已具備在西北、中東南部機位稀缺地區、低風速地區提供大功率的風電開發解決方案的能力。


辰竹SPD在風電機組中的部分應用示意

該發電機組輪轂中心高達100m,葉輪半徑達73m,單機容量最大達到3.6MW,西北地區與中、南部地區環境氣候的存在巨大差異性,該設計平臺前瞻性地使用防風沙、抗紫外線的全新設計來應對西北地區高海拔、風沙密集的惡劣環境。


該機組經過多方比對,考慮產品規格、性能、質量、服務等諸多因素后,最終選用辰竹T系列SPD產品用于機組風機設備的電涌安全防護。



風電行業丨風力發電機組雷電安全防護方案

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5年質保 提供產品責任險和豐富選擇


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機艙內防護(主控系統、變槳系統、偏航系統等)

供電部分:220V單相,220V/380V三相,24V直流,

采用 辰竹SPD產品型號:T2-80/2P,T2-80/3P,T2-24

信號采集傳輸部分:風速風向,溫度,現場總線(RS485)

采用 辰竹SPD產品型號:T-24-L,T-5-L

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塔筒內防護(變壓器、逆變器、發電機、控制柜等)

電氣部分:220V/380V三相,400V/690V三相


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辰竹產品在風機內部設備中的安全防護方案  

 


上海辰竹儀表有限公司成立于2002年,由原由上海工業自動化儀表研究所九五國家重點科技攻關項目組轉制而來,為風電行業提供豐富的電涌保護器、信號隔離器、安全繼電器、電量變送器等安全接口產品,保證風機組主控系統在惡劣的雷電、電磁脈沖、電參數變動等情況下,設備電源和信號傳輸能長期安全可靠的工作。這是保證風電場主控系統安全運行的重要手段。

風電行業丨風力發電機組雷電安全防護方案

適用于風力發電機組安全鏈的核心零部件

CZSR Classic系列安全繼電器

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2019年,全國風電發電量首次突破4000億千瓦時,為社會節約原煤消耗1.2億噸,減排二氧化碳3億噸,環境效益顯著。根據中電聯發布的2020年1-3月份電力工業運行簡況,一季度全國風電工程完成投資281億元,同比增長185.9%。


風力發電作為清潔能源可為社會節約原煤消耗,減排二氧化碳,環境效益顯著。但是風機一次性投入高,維護成本高,長期面臨雷擊、振動、高低溫、濕度等威脅,因此,必須做好安全防護,以保證其在長達20年甚至更長的設計壽命里穩定運行。在國家政策性補貼期限的影響下,希望優質高性能的辰竹安全保護產品能為風機的安全穩定運行保駕護航。





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