二、等電位連接
等電位連接的目的是為了防止和減小設備、系統之間危險的電位差,確保設備和操作人員的安全。
(一)機艙等電位連接
目前多數風電機組機艙處采取的等電位連接措施,是在機艙內為形成一個可靠的等電位連接系統,設置總等電位接地端子板,其與機艙金屬底座連接;機艙內各種電氣設備的金屬外殼、機柜、機架、金屬管、槽、屏蔽線纜金屬屏蔽層、SPD 接地端、機艙接閃器引下線與機艙內總等電位接地端子板連接;葉片雷電引下線通過滑環與機艙底座連接。
上述等電位連接措施雖然能達到防止和減小設備、系統之間危險電位差的目的,但是這種連接方式,卻存在將部分雷電流引入機組電氣系統的危險,從而導致接觸器和可控硅直接損壞,或導致接觸器及可控硅頻繁動作引起接觸器觸頭拉弧燒蝕、可控硅損壞、補償電容器擊穿,甚至在母排間出現拉弧現象。
機艙等電位連接系統建議采用如圖3 的結構。
在風電機組機艙內設置一機艙電氣設備總等電位接地端子板,其與機艙金屬底座絕緣,由塔底接地裝置引一根絕緣銅芯導線(PE 線)連接到機艙總等電位接地端子板上;SPD 接地端、屏蔽線纜金屬屏蔽層連接到接地端子板上。各種電氣設備的金屬外殼、機柜、機架、機艙避雷針引下線與機艙金屬底座連接;葉片雷電引下線通過滑環與機艙金屬底座連接。機艙電氣設備總等電位接地端子板與機艙金屬底座之間,用放電間隙等電位連接器連接。
此方法的優點在于:
采用放電間隙等電位連接器將外部的直擊雷電流泄流途徑與機組內部的感應雷電流泄流途徑隔離開。
當外部泄放的雷電流強度足夠大時,放電間隙等電位連接器瞬間近似短路,將設備、系統之間的電位差箝位在較低的水平,經過等電位連接器的雷電流大部分也將會沿著PE 線到塔底接地裝置泄放入地,機組電氣、電子系統遭受雷電損害的可能性隨之可以大大降低。
(二)塔筒底部等電位連接
塔底等電位連接系統應采取如圖4 的結構。
塔筒底部應設置塔底總等電位接地端子板,其通過扁鋼或銅芯電纜與設在塔筒水泥基礎外的環形地網可靠連接,扁鋼或銅芯電纜在穿越塔筒水泥基礎時,應與水泥基礎內的鋼筋絕緣。塔筒底部的各種電氣設備的金屬外殼、機柜、機架、屏蔽線纜金屬屏蔽層、SPD 接地端等均應與總等電位接地端子板進行等電位連接。各電氣設備和機組控制柜箱體應以最短的距離通過單獨的接地線與總等電位接地端子板連接。
三、屏蔽、布線
機艙外殼一般采用玻鋼材料制成,對雷電電磁脈沖沒有屏蔽作用,為改善機艙電磁環境,考慮到施工可行性,建議在制造機艙殼體時在殼體內表面嵌入金屬網,在機艙殼體邊緣鋪設金屬帶與金屬網相連,在總裝時直接通過螺栓與機艙金屬座連接。
各種線纜應盡量選用帶有屏蔽層的線纜,機艙到塔底的信號線路應采用光纖,這樣可以減少雷電電磁脈沖對線路的影響。如果沒有屏蔽層或線纜的屏蔽效果不佳,則應考慮將線纜盡量穿金屬管(槽),塔與地面變電站之間的線路還需埋地敷設,屏蔽網(管、槽)應與等電位接地端子板連接。
合理布線能夠最大限度地減少感應回路,有效降低系統線間、線地間因電磁感應現象在相互間耦合的過電壓,減小內部浪涌。