專利名稱：一種風力發(fā)電機組防雷系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種防雷系統(tǒng)，具體涉及一種風力發(fā)電機組防雷系統(tǒng)。
背景技術：
雷電是自然界中一種極其常見的自然現(xiàn)象，每個季節(jié)都可能出現(xiàn)，尤以夏季出現(xiàn) 的頻率最高。雷電是一種具有極強破壞力的自然現(xiàn)象，它能夠造成建筑物倒塌、起火和人員 傷亡，給人類的生產生活帶來了很大的影響。由于現(xiàn)代科學技術的迅猛發(fā)展，風力發(fā)電機組 的單機容量越來越大，為了吸收更多能量，輪轂高度和葉輪直徑隨著增高，相對的也增加了 被雷擊的風險，雷擊成了自然界中對風力發(fā)電機組安全運行危害最大的一種災害。雷電釋 放的巨大能量會造成風力發(fā)電機組葉片損壞、發(fā)電機絕緣擊穿、控制元器件燒毀等。例如， 紅海灣風電場建成投產至今發(fā)生了多次雷擊事件，據(jù)統(tǒng)計，葉片被擊中率達4%，其他通訊 電器元件被擊中率更高達20%?，F(xiàn)在國內一般采用成套的電氣防雷系統(tǒng)，當發(fā)生雷擊事件時，防雷系統(tǒng)能自動切 斷電路，將電路接地，把巨大的浪涌導入地中。葉片本身也有引雷系統(tǒng)，通過葉尖部分金屬 環(huán)將雷電引入地中。我們要做的就是如何將這些系統(tǒng)與地連接，如何保證其可靠性。國內 的風力發(fā)電機組防雷系統(tǒng)大都存在如下問題(1)接地系統(tǒng)沒有考慮冗余設計，穩(wěn)定性不高，容易導致防雷系統(tǒng)與接地系統(tǒng)之間 發(fā)生虛接；(2)沒有檢測碳刷磨損的裝置，當碳刷和導電環(huán)接觸不良時接地電阻很大；(3)沒有電壓輔助接地極和電流輔助接地極，不能準確的測量接地電阻。
發(fā)明內容針對上述問題，本實用新型目的在于提供一種風力發(fā)電機組的防雷系統(tǒng)，當發(fā)生 雷擊事件時，能夠通過良好的電氣連接，選擇適宜的防雷保護器件將雷電引入大地。其技術解決的方案為包括三個接閃器、導電環(huán)、碳刷導電檢測裝置、電壓輔助接地極、電流輔助接地極、 第一塔底接地點、第二塔底接地點、第三塔底接地點、等電位匯流排和避雷針，風力發(fā)電機 組的三個葉片的葉尖分別安裝有三個接閃器，三個接閃器分別通過電纜與輪轂鑄件連接， 風力發(fā)電機組的輪轂鑄件上安裝有導電環(huán)，三個碳刷的一端分別與導電環(huán)緊密接觸，三個 碳刷的另外一端分別與風力發(fā)電機機艙內的金屬架連接，金屬架與碳刷導電檢測裝置連 接，碳刷導電檢測裝置與滑環(huán)連接，滑環(huán)與風力發(fā)電機組的輪轂鑄件連接，金屬架通過電纜 連接到等電位匯流排上，等電位匯流排分別與避雷針、風力發(fā)電機組的上塔筒、發(fā)電機、風 力發(fā)電機組的齒輪箱、風力發(fā)電機組的主控柜的外殼、風力發(fā)電機組的水冷柜的外殼、風力 發(fā)電機組的變頻器柜的外殼連接；所述的第一塔底接地點、第二塔底接地點、第三塔底接地 點、電壓輔助接地極和電流輔助接地極分別與大地連接，第二塔底接地點和第三塔底接地 點分別與等電位匯流排連接，第一塔底接地點與風力發(fā)電機組塔底柜接地點連接；電壓輔助接地極和電流輔助接地極之間沒有金屬連接，并且相互距離大于等于5米；電壓輔助接 地極和電流輔助接地極與第一塔底接地點、第二塔底接地點、第三塔底接地點也沒有金屬 連接，并且電壓輔助接地極和電流輔助接地極分別與第一塔底接地點、第二塔底接地點、第 三塔底接地點相互距離大于等于5米。本實用新型根據(jù)對不同電磁兼容性保護區(qū)的劃分和應用SPD的原理，對電源系 統(tǒng)、通訊信號線路與測控信號線路進行分級保護，并具有操作簡易、維護量小、穩(wěn)定性高的 優(yōu)點。

圖1為風力發(fā)電機組防雷系統(tǒng)連接示意圖；圖2為碳刷與導電環(huán)的連接示意圖；圖3為等電位匯流排的連接與外圍設備的連接示意圖；圖4為接地體連接；其中1、接閃器，2、風力發(fā)電機組的輪轂鑄件，3、導電環(huán)，4、碳刷，5、金屬架，6、滑 環(huán)，7、碳刷導電檢測裝置，8、等電位匯流排，9、水冷柜，10、變頻器柜，11、風力發(fā)電機組的上 塔筒，12、第三塔底接地點，13、第一塔底接地點，14、塔底柜接地點，15、電壓輔助接地極， 16、電流輔助接地極，17、避雷針，18、發(fā)電機，19、齒輪箱，20、主控柜，21、第二塔底接地點。
具體實施方式
根據(jù)說明書附圖進一步說明實施例1一種風力發(fā)電機組防雷系統(tǒng)包括三個接閃器、導電環(huán)、碳刷導電檢測裝置、電壓輔 助接地極、電流輔助接地極、第一塔底接地點、第二塔底接地點、第三塔底接地點、等電位匯 流排和避雷針，其特征在于風力發(fā)電機組的三個葉片的葉尖分別安裝有三個接閃器，三個 接閃器分別通過電纜與輪轂鑄件連接，風力發(fā)電機組的輪轂鑄件上安裝有導電環(huán)，三個碳 刷的一端分別與導電環(huán)緊密接觸，三個碳刷的另外一端分別與風力發(fā)電機機艙內的金屬架 連接，金屬架與碳刷導電檢測裝置連接，該金屬架還連接了風力發(fā)電機組內容易遭受雷擊 的一些金屬部件，碳刷導電檢測裝置與滑環(huán)連接，滑環(huán)與風力發(fā)電機組的輪轂鑄件連接，金 屬架通過電纜連接到等電位匯流排上，等電位匯流排的H點、G點、A點、B點、C點、D點、E點 依次分別與避雷針、風力發(fā)電機組的上塔筒、發(fā)電機、風力發(fā)電機組的齒輪箱、風力發(fā)電機 組的主控柜的外殼、風力發(fā)電機組的水冷柜的外殼、風力發(fā)電機組的變頻器柜的外殼連接； 所述的第一塔底接地點、第二塔底接地點、第三塔底接地點、電壓輔助接地極和電流輔助接 地極分別與大地連接；第二塔底接地點和第三塔底接地點經(jīng)過風力發(fā)電機組塔筒內的兩條 線路分別與等電位匯流排的I點、J點連接，這樣做是為了冗余設計，同時減小了接地電阻， 降低了葉片遭受雷擊的概率；第一塔底接地點與風力發(fā)電機組塔底柜接地點連接；電壓輔 助接地極和電流輔助接地極之間不能有金屬連接，并且相互距離大于等于5米；電壓輔助 接地極和電流輔助接地極與第一塔底接地點、第二塔底接地點、第三塔底接地點也不能有 金屬連接，并且電壓輔助接地極和電流輔助接地極分別與第一塔底接地點、第二塔底接地 點、第三塔底接地點相互距離大于等于5米。[0019]碳刷導電檢測裝置是一個電阻測量裝置，是通過輸出恒定電流，施加于被測體，并 測量恒定電流流過被測體產生的電壓降，然后通過電壓值與電流值之比，得出被測體的電 阻值。該裝置將輪轂鑄件和碳刷之間的電阻值發(fā)給風機主控系統(tǒng)，當電阻值大于6 Ω時主 控系統(tǒng)發(fā)出碳刷失效報警。由于輪轂和機艙相對轉動，所以該裝置的線路必須通過滑環(huán)。避雷針用來保護機艙上面風速儀和風向標。本實用新型的原理在于1、等電位匯流排接地考慮了冗余設計，也就是分三路接地，其中兩路與地基上的 接地體連接，一路接在塔筒上，因為塔筒也是導體并且與地相連，降低了遭受雷擊的幾率。2、考慮了檢測碳刷磨損的裝置，通過檢測碳刷和輪轂之間的電阻值是否接近零來 得知碳刷是否與輪轂接觸良好。由于風機工作時輪轂與機艙相對轉動，所以檢測裝置一端 與碳刷接觸，另一端必須通過滑環(huán)來和輪轂接觸。3、為了保證測量接地電阻的準確性，塔底需要配備電壓輔助接地極和電流輔助接 地極，并且這兩個接地極與其它接地極之間的距離分別大于等于5米，同時這兩個接地極 之間的距離大于等于5米。實施例2在塔底的控制柜內主進線安裝B+C級SPD。在機艙內發(fā)電機的前端安裝的三個C 級防雷器VAL-MS 500，它采用“3+0”的保護模式，可以達到泄放每相20KA(8/20ys)浪涌 電流的能力，并將殘壓限制在小于2. 5KV。在塔底控制柜中UPS的單相220VAC電源輸出端 和機艙控制中UPS的輸入端分別安裝一套C級電源防雷器VAL-MS 230/1+1。在塔筒主開 關柜230/400VAC電源輸出端和機艙的控制柜的進線處在三L-N線之間和N-PE間安裝一大 套C級電源防雷器VAL-MS 230/3+1?？梢赃_到泄放每相20ΚΑ(8/20 μ s)浪涌電流的能力， 并將殘壓限制在< 1.35KV。這就可以使得當雷擊發(fā)生時串入的雷電流被有效的泄放并將 過壓限制的用電設備允許的范圍內。在機艙控制柜內三相400/690V供電線路進線側安裝 三只VAL-MS500防雷器。用以保護從塔底主開關柜上供來的電源線。在機艙內部控制柜 內PLC或開關電源前分別加裝一只D級電源防雷器PT 2-PE/S-230AC。用以對開關電源進 行三級保護。對于從主控柜到整流器的1000VDC直流母線，可以在整流器輸出側和變頻器 輸入側關聯(lián)加裝由兩只VAL-MS 500和一只FLT 50N/PE組成有全保護模式進行保護。由機 艙控制柜輸出到輪轂控制柜內的400/690V配電線路。可以在輪轂控制柜內并聯(lián)加裝三只 VAL-MS 500進行保護。對于經(jīng)LPZO區(qū)進入LPZl區(qū)的通訊信號線路，必須在線路的兩端終 端設備處中裝信號防雷器。對于從LPZO區(qū)進入LPZl區(qū)的測控信號線路，如在機艙外部的 風向標、風速儀、加熱器和環(huán)境溫度傳感器的線路，可采用PT 1X2-24DC(模擬量信號)和 PT2X1-24DC(開關量信號)安裝在控制柜內進行保護。
權利要求1. 一種風力發(fā)電機組防雷系統(tǒng)，包括三個接閃器、導電環(huán)、碳刷導電檢測裝置、電壓輔 助接地極、電流輔助接地極、第一塔底接地點、第二塔底接地點、第三塔底接地點、等電位匯 流排和避雷針，其特征在于風力發(fā)電機組的三個葉片的葉尖分別安裝有三個接閃器，三個 接閃器分別通過電纜與輪轂鑄件連接，風力發(fā)電機組的輪轂鑄件上安裝有導電環(huán)，三個碳 刷的一端分別與導電環(huán)緊密接觸，三個碳刷的另外一端分別與風力發(fā)電機機艙內的金屬架 連接，金屬架與碳刷導電檢測裝置連接，碳刷導電檢測裝置與滑環(huán)連接，滑環(huán)與風力發(fā)電機 組的輪轂鑄件連接，金屬架通過電纜連接到等電位匯流排上，等電位匯流排分別與避雷針、 風力發(fā)電機組的上塔筒、發(fā)電機、風力發(fā)電機組的齒輪箱、風力發(fā)電機組的主控柜的外殼、 風力發(fā)電機組的水冷柜的外殼、風力發(fā)電機組的變頻器柜的外殼連接；所述的第一塔底接 地點、第二塔底接地點、第三塔底接地點、電壓輔助接地極和電流輔助接地極分別與大地連 接，第二塔底接地點和第三塔底接地點分別與等電位匯流排連接，第一塔底接地點與風力 發(fā)電機組塔底柜接地點連接；電壓輔助接地極和電流輔助接地極之間沒有金屬連接，并且 相互距離大于等于5米；電壓輔助接地極和電流輔助接地極與第一塔底接地點、第二塔底 接地點、第三塔底接地點沒有金屬連接，并且電壓輔助接地極和電流輔助接地極分別與第 一塔底接地點、第二塔底接地點、第三塔底接地點相互距離大于等于5米。
專利摘要一種風力發(fā)電機組防雷系統(tǒng)，包括三個接閃器、導電環(huán)、碳刷導電檢測裝置、電壓輔助接地極、電流輔助接地極、第一、第二、第三塔底接地點、等電位匯流排和避雷針，風力發(fā)電機組的三個葉片的葉尖分別安裝有三個接閃器，三個接閃器分別通過電纜與輪轂鑄件連接，風力發(fā)電機組的輪轂鑄件上安裝有導電環(huán)，三個碳刷的一端分別與導電環(huán)緊密接觸，三個碳刷的另外一端分別與風力發(fā)電機機艙內的金屬架連接，金屬架與碳刷導電檢測裝置連接，金屬架通過電纜連接到等電位匯流排上，第二塔底接地點和第三塔底接地點分別與等電位匯流排連接，第一塔底接地點與風力發(fā)電機組塔底柜接地點連接。本實用新型具有操作簡易、維護量小、穩(wěn)定性高的優(yōu)點。
文檔編號H02H9/02GK201854023SQ201020626018
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權日2010年11月26日
發(fā)明者何艷芝, 張春峰, 張永華, 王曉輝, 蘇海燕, 邢波, 高亞春 申請人:哈爾濱哈飛工業(yè)有限責任公司