风力发电机组的气象防雷保护

：随着风力发电机组单机容量的不断増大，风机轮毂高度和叶片高点也在不断増高，在旷野、山顶和沿海地区，风机遭受雷击的概率非常大。从各风场反馈的情况来看，雷击不但是造成风机故障停机的重要因素，甚至直接影响风电场的安全运行。本文首先从雷电的破坏机理和形式入手，对雷电的防护区域进行了划分，并提出了风力发电机组的防雷保护设计原则和防雷系统工程方案;而后对风机整机系统的防雷保护进行了系统的分析，并提出了具体的防雷保护方法。

标签：风力发电防雷雷电

1引言

风能是一种绿色、安全的清洁能源，也是当前技术最成熟、最具备规模开发条件的可再生能源。近年来，风力发电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多能量，轮毅高度和叶轮直径不断增高;同时，高原、沿海、海上等新型风力发电机组的开发，使风力发电机组开始大量应用于高原、沿海、海上等地形更为复杂，环境更为恶劣的地区，更加加大了风力发电机组被雷击的风险。据统计，风电机组故障中，由遭遇雷击导致的故障占到4%。电具有极大的破坏力，雷击释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等故障，给风电场带来直接和间接的巨大经济损失，此风力发电机组的防雷保护已日益引起各个风电机组制造厂家和风电机组研发设计人员的重视。风电机组的防雷是一个综合性的工程，防雷设计的到位与否，直接关系到风电机组在雷雨天气时能否正常工作，并且确保风电机组内的各种设备不受损害。

2雷电的产生及危害

雷电是雷云间或雷云与地面物体间的放电现象，电位差可达数兆瓦甚至十兆瓦，放电电流几十千安甚至几百千安。经验表明，对地放电的雷云绝大部分带负电荷，当雷暴经过大地时，云块下方原本负电荷充电的几公里的雷暴范围内的大地可以变为正极充电。这些正电荷会集中在垂的物体上，比如树木和高耸的建筑物。这些物体向上释放出正极的放电，并试图与从云块发出的向下的负极放电相结合，当正负电荷相结合时，闪电就发生了。

2.1雷电的破坏形式

风力发电机一般都是安装在空旷的地方，并且明显高于附近的建筑物和树木，所以整个风机是暴露在直接雷击的威胁下，尤其是叶片。因被雷击中的概率与该物体高度的平方成正比，况且风力发电机几乎任何地方都可能成为雷击的附着点，当任一点被雷击中时，它都将成为雷电流泄放的通路。风力发电机组的内部有很多的电子电气设备，比如控制柜、驱动装置、传感器、变频器、执行机构，以及相应的总线系统等。设备遭雷击受损通常有4种情况，1.设备直接遭受雷击而损坏;2.雷电脉冲沿着与设备相连的信号线、电源线或其他金属管线侵人设备使

风力发电机组安全保护系统

风力发电机组保护系统在方案设计阶段，应在风力发电机组的系统方案框架内建立其运行管理，以使系统运行最佳化，并且保证万一发生故障时，仍能使风力发电机组保持在安全状态。通常，风力发电机组的运行管理由控制系统执行。气程序逻辑应保证风力发电机组在规定的条件下能有效、安全和可靠地运行。风力发电机组的安全方案由保护系统执行。安全方案应考虑像许用超转速度、减速力矩、短路力矩、允许的振动等有关使用值范围以及随即故障、操作失误等不安全因素。下图表示了控制系统和保护系统的相互关系。 1、过速保护系统：此风机过速保护系统包括硬件过速和软件过速硬件过速是在风机控制柜中设有过速继电器WP2035，它的整定值跟低速轴前端得脉冲信号紧密联系，如果前端脉冲信号为8那么它的整定值为0404（4.0HZ/4S 平均）如果前端脉冲信号为4那么它的整定值为0208（2HZ/8S ）。在调试的过程中为了测试过速继电器，继电器的设置必须降到0.5HZ 。随后，风机通过手动变桨调节转速。当转速达到了0.5HZ ，安

全链开启并且释放状态吗“过速继电器”。测试后，过速继电器一定要再次设置到4HZ，平均=4。软件过速是在控制系统中设有故障逻辑控制。如果风大于1290rpm时风机就会通过软件报312、315故障导致风机停机、安全链断开桨叶变为顺桨位置。在调试的过程中测试WP3100的过速1，在“参数运行控制器”下：状态315设置为300RPM，手动变桨调节风机的速度，当风机的转速达到300RPM/Min时风机会风机过速1故障而停机。风机过速保护系统是风机安全设计中考虑要最全面的安全系统，所以如果风机真过速硬件过速和软件过速都必须要动作导致安全链断开来保护风机。 2、主电网保护从箱变到风机是由三相五线制240平方和185平方的电缆连接而成。下面是对主电网的要求，如果有一项没有达到要求值风机就会因报电网故障而停机。 a、L1-L2-L3三相的相位为120°±6° b、L1-L2-L3三相电流对称，<或>50A 延时时间为0.8S c、L1-L2-L3三相电压对称，最大值为690V*1.08，最小值为690V*0.94，延时的时间为5*20S d、电网的频率为50HZ±1HZ，延时的时间为5*20S e、电网的最大电流为2000A 3、发电机短路保护发电机是风力发电机组的重要组成部分，然而发电机的短路保护也是风机设计的重要组成部分。它由一个总的短路保护器控制。主要的保护功能有以下几点： a．过电压保护系统运行中，不管并网以否当发电机电压连续高于设定过压保护值690*（1+2%）V一定时间（0.05S）时，保护器判为“过压”故障。保护器都发出常规“跳闸”命令，“故障” 继电器动作，同时发出常规告警信号（断续蜂鸣告警声、故障指示灯亮），数码显示自动切到电压值显示状态，实时显示此时的电压值，同时电压指示灯闪烁。延时（参数12）设定的一段时间后，如发电机电压恢复正常，则解除告警信号，继电器断开，退出故障状态。注意：任何故障状态都可以人工提前退出，按一下《参数》键（即使没有进入参数状态也一样）几秒后即退出故障状态，用《增》、《减》键可以解除蜂鸣告警声，但不能提前退出故障状态。 b．过电流保护并网运行中，发电机三相电流中最大一相电流连续大于设定过流设定值2500A （110%～150%Ie）一定时间（0.06S）时，保护器判为“过流”故障，发常规“跳闸”命令和常规告警信号，“故障” 继电器动作。数码显示自动切到电流值显示状态，显示跳闸时刻的电流值，同时电流指示灯闪烁。延时设定的一段时间后，自动解除告警信号，退出故障状态。同样可以人工提前退出故障状态。过流保护也是反时限控制，在设定的过流延时跳闸时间的基础上，保护器根据“温升相等”原则自动修改过流动作时间，过流越大，则保护动作也越快。 c．过速保护（飞车保护）过速（飞车）保护同样分“并网”前和“并网”后，“并网”前过速我们通常叫“飞车”，在系统甩负荷以及保护跳闸后,原动机能量来不及关小，发电机可能出现飞车现象。“并网”前当本保护器确认发电机频率（转速）超过设定值（51.0HZ～75.0HZ）时判为“飞车”故障，发常规告警信号，同时“故障” 继电器动作（不是用来“跳闸”，而是用来向

4风电机组易遭雷击

风电机组易遭雷击技术法规破解防雷桎梏中国新能源网| 2011-8-16 11:04:00 | 新能源论坛| 我要供稿特别推荐：《2010中国新能源与可再生能源年鉴》 2011年6月9日，国家电网报《产经周刊》刊登了风机防雷问题的新闻调查。报道刊出后，参与调查的编辑、记者陆续收到各方面反馈，电网企业的工程技术人员认为需要高度重视风机防雷和防火工作，气象部门提出要从技术和法规层面规范风机防雷……在风电技术新标准出台之际，我们再次呼吁：请重视风机防雷。来自国家能源局的最新统计数据显示，截至2010年年底，我国新增风电装机1600万千瓦，累计装机容量达到4182.7万千瓦，均居世界前列。在这种大好形势下，有关专家指出，我国的风力发电机组防雷存在隐患。风电机组缘何易遭雷击我国红海湾风电场建成投产至今发生了多次雷击事件。据统计，叶片被击中率达4%，其他电器元件被击中率更高达20%。被誉为“中国风电开发的先锋”的粤东南澳岛，几乎年年都发生雷击事件。 “虽然针对风力发电机的防雷已有一套严格的技术，但是，当遭遇直击雷时，风力发电机组只能…束手就擒?。目前，风电部门防范直击雷的难度很大，成本也很高。”中国水电工程顾问集团公司新能源处处长易跃春告诉我们。风力发电机组在露天环境下工作，难免受到自然灾害的影响。现代科学技术迅猛发展，风力发电机组的单机容量越来越大，一台现代风力发电机的发电能力是20年前的100倍。为了吸收更多能量，轮毂高度和叶轮直径随着增高，雷击风险也随之增加。著名防雷专家关象石认为，风力发电机身处雷击困境有三个原因：风力发电机组大，一般处于海岸、丘陵、山脊乃至海面上，周围少有障碍物，恰是易遭雷击的地方；为了捕捉更多的风能，风力发电机组一般都设置在高于周边的制高点，更易吸引雷电；上行雷威胁风力发电机组会对雷云产生向上的先导闪击，“主动迎接”雷闪。细数雷击“三宗罪”

风力发电机组防雷设计方案

风力发电机组防雷设计方案深圳天顺科技有限公司曾中海一：概述风能是当前技术最成熟、最具备规模开发条件的可再生洁净能源。风能发电为人与自然和谐发展提供了基础。由于风力发电机组是在自然环境下工作，不可避免的会受到自然灾害的影响。由于现代科学技术的迅猛发展，风力发电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多能量，轮毂高度和叶轮直径随着增高，相对的也增加了被雷击的风险，雷击成了自然界中对风力发电机组安全运行危害最大的一种灾害。雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。我国沿海地区地形复杂，雷暴日较多，应充分重视雷击给风力风电机组和运行人员带来的巨大威胁。例如，红海湾风电场建成投产至今发生了多次雷击事件，据统计，叶片被击中率达4%，其他通讯电器元件被击中率更高达20% 。为了降低自然灾害带来的损失，必须充分了解它，并做出有针对性的防范措施。二：风机对比介绍风电变速恒频风力发电系统，主要分为双馈式和直驱式。双馈式风力发电系统由于其变流器容量（滑差功率）只占系统额定功率的30％左右，能较多地降低系统成本，因此双馈式系统受到了广泛的关注。与双馈式相比，直驱式采用低速永磁同步发电机结构，无需齿轮箱，机械损耗小，运行效率高，维护成本低，但是，由于系统功率是全功率传输，系统中变流器造价昂贵，控制复杂（本文重点介绍直驱式风电系统雷电防护）。直驱风力发电系统风轮与永磁同步发电机直接连接，无需升速齿轮箱。首先将风能转化为频率和幅值变化的交流电，经过整流之后变为直流，然后经过三相逆变器变换为三相频率恒定的交流电连接到电网。通过中间电力电子变化环节，对系统有功功率和无功功率进行控制，实现最大功率跟踪，最大效率利用风能。直驱式风力发电系统中的电力电子变换电路（整流器和逆变器）可以有不同的拓扑结构（常见2种见图1、2）。图1 图2 三：设计依据标准

国家风力发电机组并网安全性评价标准

华北区域风力发电机组并网安全性评价标准 (试行) 国家电力监管委员会华北监管局二○○八年十月

目录一、华北区域风力发电机组并网安全性评价标准(试行)说明 (1) 二、必备项目 (4) 三、评分项目 (8) 1、电气一次设备 (8) 1.1、发电机组 (8) 1.3、主变压器和高压并联电抗器 (8) 1.4、外绝缘和构架 (9) 1.5、过电压保护和接地 (10) 1.6、高压电器设备 (10) 1.7、场（站）用配电系统 (12) 1.8、防误操作技术措施 (13) 2、二次设备 (14) 2.1、并网继电保护及安全自动装置 (14) 2.2、调度自动化 (16) 2.3、通信 (19) 2.4、直流系统 (22) 2.5、二次系统安全防护 (23) 2.6、风力发电机组控制系统 (23) 3、调度运行 (25) 4、安全生产管理 (26)

华北区域风力发电机组并网安全性评价标准(试行)说明一、根据电监会《发电机组并网安全性评价管理办法》要求，风力发电机组并网安全性评价主要内容包括：风力发电机组的电气一次、二次设备、调度运行和安全生产管理。其中电气一次设备包括：发电机组、变压器和高压并联电抗器、电容器（包括无功动态补偿装置）、外绝缘和构架、过电压保护和接地、高压电器设备、站用配电系统和防误操作技术措施。电气二次设备包括：继电保护及安全自动装置、调度自动化、通信、直流操作系统、二次系统安全防护及风力发电机组控制系统。二、根据对电网安全、稳定、可靠运行的影响程度，风力发电机组并网安全性评价内容分成“必备项目”和“评分项目”两部分。 “必备项目”是指那些如果不满足本评价标准的要求，则可能对电网的安全、稳定运行造成严重后果的项目。 “评分项目”是指除了必备项目之外，对电网安全稳定运行也会造成不良影响，应当满足本评价标准的其他项目。三、本评价标准中，“必备项目”18条；“评分项目”包括四个评价单元，各单元应得分为：电气一次设备925分、二次设备1075分、调度运行100分、安全生产管理450分，共计2550分。

风力发电机介绍

风力发电机介绍目录 1. 风力发电发展的推动力 2.风力发电的相关参数 2.1.风的参数 2.2.风力机的相关参数（以水平轴风力机为例） 3.风力机的种类 3.1.水平轴风力机 3.2.垂直轴风力机 4.水平轴风力机详细介绍 4.1.风轮机构 4.2.传动装置 4.3.迎风机构 4.4.发电机 4.5.塔架 4.6.避雷系统 4.7.控制部分 5.风力发电机的变电并网系统 5.1.（恒速）同步发电机变电并网技术

5.2.（恒速）异步发电机变电并网技术 5.3.交—直—交并网技术 5.4.风力发电机的变电站的布置 6.风力发电场 7.风力机发展方向 1. 风力发电发展的推动力： 1) 新技术、新材料的发展和运用； 2) 大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累； 3) 火电发电成本（煤的价格）上涨及环保要求的提高（一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格）。 2. 风力发电的相关参数： 2.1. 风的参数： 2.1.1. 风速：在近300m的高度内，风速随高度的增加而增加，公式为： V：欲求的离地高度H处的风速； V0：离地高度为H0处的风速（H0=10m为气象台预报风速的高度）； n：与地面粗糙度等因素有关的指数，平坦地区平均值为0.19～0.20。 2.1.2. 风速频率曲线：

在一年或一个月的周期中，出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率。图1：风速频率曲线 2.1. 3. 风向玫瑰图(风向频率曲线)：在一年或一个月的周期中，出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率。以极座标形式表示的风向频率图叫风向玫瑰图。图2：风向玫瑰图

风力发电机组防雷保护系统解析

风力发电机组防雷保护系统解析随着能源消费方式的变革，风能产业发展日趋迅速，风电机组的防雷成为风电产业发展的重中之重，本文简单介绍了雷电的形成及危害、风电机组防雷的必要性及主要措施。标签：风电机组；防雷保护；导雷通道 1 雷电的形成及危害 1.1 雷电的形成雷电的形成过程简单来说，雷云中带有大量的电荷，在静电感应的作用下，雷云的另一侧和雷云下方的地面上（或雷云下方的建筑物等）将带有大量的极性相反的电荷。据统计，80%-90%的雷云将带有大量的负电荷，当电荷积累到一定程度，即产生强电場，由于叶片等导体尖端的电荷特别密集，尖端附近的电场更是特别强，空气在强电场的作用下发生电离，空气成为导电通道。 1.2 雷电的危害由于风电机叶片形状多有尖锐部分，尖端电荷特别密集，往往会发生尖端发电。同时，在强电场作用下，叶片表面曲率大的地方，等电位面密，电场强度剧增，致使它附近的空气被电离而产生气体放电，即电晕放电。这两种现象发生的同时常常伴随着巨大的能量的变化，叶片温度急剧升高，高温分解叶片周围气体，使其急剧膨胀产生气体爆裂现象，对叶片表面造成损害。 2 防雷的必要性相对于普通建筑物，风电机具有高空尖的特征。高：风电机组常常为某个地区的高大建筑物，是一个地区的制高点。空：风电机组的选址常常在沿海一带或者比较空旷的风力资源优越的地带，这样就决定了风电机组周围环境必定是人烟稀少，建筑物稀稀落落的情况。尖：风电机组的叶片形状等风电机的主要构件常常有尖锐突起部分，这就为尖端放电的形成提供了良好的条件。高空尖的特征决定了风电机组遭受雷击的概率极大，造成不可估量的损失， 3 主要防雷措施 3.1 叶片的防雷 ①无叶尖阻尼器结构的叶片防护方式由于没有叶尖阻尼器，防雷措施实施起来相对较容易，如下图1所示，叶尖部分的上部铺设有铜丝网，作为接闪器。叶尖的主体部分内部设有铜导体，铜导体末端与金属法兰相连。当叶片遭受直击雷时，产生的强大电流便在铜丝网中汇聚于铜导体中，短时迅速的将电流输送至金

风力发电机机组基础预算

目录引言 750KW风力发电机组基础土建工程 750KW风力发电机组基础电气工程 750KW风力发电机组基础预算书 750KW风力发电机组基础单位工程预表750KW风力发电机组基础单位工程费用表汇总表总结

关键词：施工图预算：施工图预算是指一般意义上的预算，指当工程项目的施工图设计完成后，在单位工程开工前，根据施工图纸和设计说明、预算定额、预算基价以及费用定额等，对工程项目所应发生费用的较详细的计算。它是确定单位工程、单项工程预算造价的依据；是确定招标工程标底和投标报价，签订工程承包合同价的依据；是建设单位与施工单位拨付工程款项和竣工决算的依据；也是施工企业编制施工组织设计、进行成本核算的不可缺少的文件。单位工程：单位工程指具有独特的设计文件，独立的施工条件，但建成后不能够独立发挥生产能力和效益的工程。直接工程费：直接工程费是指施工企业直接用与施工生产上的费用。它由直接费、其他直接费和现场经费组成。间接费：间接费是指施工企业用与经营管理的费用，它由企业管理费、财务费用和其他费用组成。

风力发电机机组主要包括：机舱（主机）、叶轮、塔架、基础、控制系统等等。风力发电机机组基础是风力发电机重要组成成分之一，一般陆地风电场风力发电机机组基础占风力发电机总造价16%左右；海上风电场风力发电机机组基础占风力发电机总造价25%左右。风力发电机机组基础的外型为正八边形，一般是依据地质报告和冻土层深度可分为三种基础：标准基础、深基础、加深基础。风力发电机机组基础预算计算主要包括：挖基坑、回填土、自卸汽车运土、混凝土基础垫层、钢筋、现浇砼独立基础。以新疆达坂城风电三场一期30MW项目工程750KW机组基础预算工程量计算为例：

风力发电机组防雷接地施工专项方案

目录 1.编制目的 (2) 2.风电厂地貌及接地电阻要求 (2) 3．编制依据 (3) 4.防雷接地系统 (3) 4.1总接地网 (3) 4.2风力发电机组接地布置 (3) 4.3集电线路铁塔接地型式 (4) 5.接地材料 (6) 5.1材料选择 (6) 5.2材质要求 (6) 6．质量保证措施 (6) 7．安全保证措施 (6)

防雷接地施工专项方案 1.编制目的目前，风力发电被称为明日世界的能源。由于它属于可再生能源，为人与自然和谐发展提供了基础，而且不像火电、核电、水电会造成环境问题，所以符合社会可持续发展对能源的要求。所以，风力发电已在我国达到了举足轻重的地位。然而，风力发电机组是在空旷、自然、外露的环境下工作，不可避免的会遭受到直接雷击。由于现代科学技术的迅猛发展，风力发电机组的单机容量越来越大。主体高度约80米、叶片长度约45米、即最高点高度约为120米的风机，在雷雨天气时极易遭受直接雷击。雷击是自然界中对风力发电机组安全运行危害最大的一种灾害，雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。风机的防雷是一个综合性的防雷工程，防雷设计的到位与否，直接关系到风机在雷雨天气时能否正常工作，并且确保风机内的各种设备不受损害。为保证风力发电机组的正常、安全使用，特编制此方案。 2.风电厂地貌及接地电阻要求甄家湾风电场位于河北张家口蔚县地区，风力发电机组功率2000KW。此地，土壤电阻率比较高，超过450Ω.m，加之有岩石的存在，造成不同深度的土壤电阻率分布不均匀。风机基础占地面积为9.8*9.8π,距其17.5m处有一台箱式变压器，

风力发电机组偏航系统详细介绍

风力发电机组偏航系统详细介绍2012-12-15 资讯频道偏航系统的主要作用有两偏航系统是水平轴式风力发电机组必不可少的组成系统之一。使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，个。以保障风力发其二是提供必要的锁紧力矩，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；被动风力发电机组的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动偏航系统。电机组的安全运行。舵轮常见的有尾舵、偏航指的是依靠风力通过相关机构完成机组风轮对风动作的偏航方式，常见的有主动偏航指的是采用电力或液压拖动来完成对风动作的偏航方式，和下风向三种；通常都采用主动偏航的齿轮驱动对于并网型风力发电机组来说，齿轮驱动和滑动两种形式。形式。 1．偏航系统的技术要求 1.1. 环境条件在进行偏航系统的设计时，必须考虑的环境条件如下： 1). 温度； 2). 湿度； 3). 阳光辐射；雨、冰雹、雪和冰；4). 5). 化学活性物质；机械活动微粒；6). 盐雾。风电材料设备7). 近海环境需要考虑附加特殊条件。8). 应根据典型值或可变条件的限制，确定设计用的气候条件。选择设计值时，应考虑几气候条件的变化应在与年轮周期相对应的正常限制范围内，种气候条件同时出现的可能性。不影响所设计的风力发电机组偏航系统的正常运行。 1.2. 电缆必须使电缆有足够为保证机组悬垂部分电缆不至于产生过度的纽绞而使电缆断裂失效，电缆悬垂量的多少是根据电缆所允许的扭转角度确定的悬垂量，在设计上要采用冗余设计。的。阻尼1.3. 偏航系统在机组为避免风力发电机组在偏航过程中产生过大的振动而造成整机的共振，阻尼力矩的大小要根据机舱和风轮质量总和的惯性力矩来偏航时必须具有合适的阻尼力矩。只有在其基本的确定原则为确保风力发电机组在偏航时应动作平稳顺畅不产生振动。确定。阻尼力矩的作用下，机组的风轮才能够定位准确，充分利用风能进行发电。 1.4. 解缆和纽缆保护偏航系统的偏航动解缆和纽缆保护是风力发电机组的偏航系统所必须具有的主要功能。所以在偏航系统中应设置与方向有关的计数作会导致机舱和塔架之间的连接电缆发生纽绞，检测装置或类一般对于主动偏航系统来说，装置或类似的程序对电缆的纽绞程度进行检测。对于被动偏航系统检测装置或类似似的程序应在电缆达到规定的纽绞角度之前发解缆信号；偏航系并进行人工解缆。的程序应在电缆达到危险的纽绞角度之前禁止机舱继续同向旋转，一般与偏航圈统的解缆一般分为初级解缆和终极解缆。初级解缆是在一定的条件下进行的，这个装置的控制逻纽缆保护装置是风力发电机组偏航系统必须具有的装置，数和风速相关。辑应具有最高级别的权限，一旦这个装置被触发，则风力发电机组必须进行紧急停机。偏航转速 1.5. 1 对于并网型风力发电机组的运行状态来说，风轮轴和叶片轴在机组的正常运行时不可避免的产生陀螺力矩，这个力矩过大将对风力发电机组的寿命和安全造成影响。为减少这个力矩对风力发

风力发电机组中的安全系统(正式版)

文件编号：TP-AR-L6127 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本）编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 风力发电机组中的安全系统(正式版)

风力发电机组中的安全系统(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 1.安全系统在风力发电机组运行中的地位安全生产是我国风电场管理的一项基本原则。而风电场则主要是由风力发电机组组成，所以风力发电机组的运行安全是风电场最重要的。控制系统是风力发电机的核心部件，是风力发电机组安全运行的根本保证，所以为了提高风力发电机组的运行安全性，必须从控制系统的安全性和可靠性设计开始，根据风力发电机组控制系统的发电、输电、运行控制等不同环节的特点，在设备从安装到运行的全部过程中，切实把好安全质量关，不断寻找提高风力发电机组安全可

靠性的途径和方法。风力发电机组的安全生产是一项安全系统工程，而控制系统是风力发电机组的重要组成部分，它的安全系统构成整个安全系统的一部分，需要以系统论，信息论，控制论为基础，研究人、设备的生产管理，研究事故、预防事故的一门科学。从系统的观点，纵向从设计、制造、安装、试验、运行、检修进行全面分析，横向从元器件购买，工艺、规程、标准、组织和管理等全面分析最后进行全面综合评价。目的使风力发电系统各不安全因素减到最小，达到最佳安全状态生产。 2.机组控制运行安全保护系统

风力发电机防雷系统

新疆大学电气工程学院课程作业题目: 风力发电机防雷系统讲课老师: 王海云学生姓名：学号：所属院系：电气工程学院专业：电气工程及其自动化班级：电气09-4班日期： 2013年5月

风力发电机防雷系统 0、引言风能是当前技术较好的、最具备规模开发条件的可再生洁净能源。风能发电为人与自然和谐发展提供了基础。由于风力发电机组是在自然环境下工作，不可避免的会受到自然灾害的影响。由于现代科学技术的迅猛发展，风力发电机组的单机容量越来越大，为了吸收更多能量，轮毂高度和叶轮直径随着增高，相对的也增加了被雷击的风险，雷击成了自然界中对风力发电机组安全运行危害最大的一种灾害，并且雷击对风电机组造成的危害主要有直击雷、感应雷、雷电波侵入、地电位反击等形式。雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。 1、雷电的产生雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷风。积雨云顶部一般较高，可达20公里，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。因此，云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。闪电的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率。放电过程中，由于闪电通道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。

海上风力发电机组基础设计分析

海上风力发电机组基础设计
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一、前言
与陆上风电场相比,海上风电具有以下优点：
风能资源储量大、环境污染小、不占用耕地；低风切变，低湍流强度——较低的疲劳载荷；高产出：海上风电场对噪音要求较低，可通过增加转动速度及电压来提高电能产出；海上风电场允许单机容量更大的风机，高者可达5MW—10MW。
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一、前言
海上风力发电机组通常分为以下两个主要部分：（1）塔头（风轮与机舱）（2）塔架（3）基础（水下结构与地基）
与场址条件密切相关的特定设计；约占整个工程成本的20%-30%；对整机安全至关重要。
支撑结构
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二、海上风电机组基础的形式
目前经常被讨论的基础形式主要涵盖参考海洋平台的固定式基础，和处于概念阶段的漂浮式基础，具体包括：
单桩基础；重力式基础；吸力式基础；多桩基础；漂浮式基础
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二、海上风电机组基础的形式
①单桩基础（如图2所示）
采用直径3～5m 的大直径钢管桩，在沉好桩后，桩顶固定好过渡段，将塔架安装其上。单桩基础一般安装至海床下10-20m，深度取决于海床基类型。此种方式受海底地质条件和水深约束较大，需要防止海流对海床的冲刷，不适合于 25m 以上的海域。
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图 2 单桩基础示意图

二、海上风电机组基础的形式
②重力式基础（如图3 所示）
重力式基础因混凝土沉箱基础结构体积大，可靠重力使风机保持垂直，其结构简单，造价低且不受海床影响，稳定性好。缺点是需要进行海底准备，受冲刷影响大，且仅适用于浅水区域。
图 3重力式基础示意图
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风力发电机标准IEC中文版

IEC61400-1第三版本2005-08 风机-第一分项：设计要求 1.术语和定义 1.1声的基准风速acoustic reference wind speed 标准状态下（指在10m高处，粗糙长度等于0.05m时），8m/s的风速。它为计算风力发电机组视在声功率级提供统一的根据。注：测声参考风速以m/s表示。 1.2年平均annual average 数量和持续时间足够充分的一组测试数据的平均值，用来估计均值大小。用于估计年平均的测试时间跨度应是一整年，以便消除如季节性等非稳定因素对均值的影响。 V annual average wind speed 1.3年平均风速 ave 基于年平均定义的平均风速。 1.4年发电量annual energy production 利用功率曲线和在轮毂高度处不同风速频率分布估算得到的一台风力发电机组一年时间内生产的全部电能。假设利用率为100%。 1.5视在声功率级apparent sound power level 在测声参考风速下，被测风力机风轮中心向下风向传播的大小为1pW点辐射源的A—计权声级功率级。注：视在声功率级通常以分贝表示。 1.6自动重合闸周期auto-reclosing cycle 电路发生故障后，断路器跳闸，在自动控制的作用下，断路器自动合闸，线路重新连接到电路。这过程在约0.01秒到几秒钟内即可完成。 1.7可利用率（风机）availability 在某一期间内，除去风力发电机组因维修或故障未工作的时数后余下的小时数与这一期间内总小时数的比值，用百分比表示。 1.8锁定（风机）blocking 利用机械销或其它装置，而不是通常的机械制动盘，防止风轮轴或偏航机构运动，一旦锁定发生后，就不能被意外释放。 1.9制动器（风机）brake 指用于转轴的减速或者停止转轴运转的装置。注：刹车装置利用气动，机械或电动原理来控制。 1.10严重故障（风机）catastrophic failure 零件或部件严重损坏，导致主要功能丧失，安全受到威胁。 1.11特征值characteristic value 在给定概率下不能达到的值（如超越概率，超越概率指出现的值大于或等于给定值的概率）。

风电机组叶片防雷检查

关于叶片防雷及接地的避免措施和检查方法整理如下，希望有所帮助。一、目前叶片雷击基本为：雷电释放巨大能量，使叶片结构温度急剧升高，分解叶片内部气体高温膨胀，压力上升造成爆裂破坏（更有叶片内存在水分而产生高温气体，爆裂）。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。经过统计：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）。根据以上叙述，叶片防雷设计一般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。二、按IEC61400-24标准的推荐值，叶片防雷击铜质电缆导线截面积最小为50平方毫米。如果为高发区，可适当增加铜质电缆导线截面积。三、我集团近期刚出的一个检查标准： 1、叶片吊装前，逐片检查叶片疏水孔通畅。 2、叶片吊装前，逐片检查叶片表面是否存在损伤。 3、叶片吊装前，应逐片检查叶片防雷引下线连接是否完好、防雷引下线截面是否损伤，检测叶片接闪器到叶片根部法兰之间的直流电阻，并做好检测记录。若叶片接闪器到叶片根部法兰之间的直流电阻值

高于20 mΩ，应仔细检查防雷引下线各连接点联接是否存在问题。叶片接闪器到叶片根部法兰之间直流电阻测量采用直流微欧计、双臂电桥或直流电阻测试仪（仪器分辨率不低于 1 mΩ），采用四端子法测量，检查叶片叶尖及叶片上全部接闪点与叶片根部法兰之间直流电阻，每点应测三次取平均值。 4、机组吊装前后，应检查变桨轴承、主轴承、偏航轴承上的泄雷装置（碳刷、滑环、放电间隙等）的完好性，并确认塔筒跨接线连接可靠。表1 防雷检查及测试验收清单

风力发电机组防雷接地施工专项方案

防雷接地施工专项方案 1.编制目的目前，风力发电被称为明日世界的能源。由于它属于可再生能源，为人与自然和谐发展提供了基础，而且不像火电、核电、水电会造成环境问题，所以符合社会可持续发展对能源的要求。所以，风力发电已在我国达到了举足轻重的地位。然而，风力发电机组是在空旷、自然、外露的环境下工作，不可避免的会遭受到直接雷击。由于现代科学技术的迅猛发展，风力发电机组的单机容量越来越大。主体高度约80米、叶片长度约45米、即最高点高度约为120米的风机，在雷雨天气时极易遭受直接雷击。雷击是自然界中对风力发电机组安全运行危害最大的一种灾害，雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损坏、发电机绝缘击穿、控制元器件烧毁等。风机的防雷是一个综合性的防雷工程，防雷设计的到位与否，直接关系到风机在雷雨天气时能否正常工作，并且确保风机内的各种设备不受损害。为保证风力发电机组的正常、安全使用，特编制此方案。 2.风电厂地貌及接地电阻要求甄家湾风电场位于河北张家口蔚县地区，风力发电机组功率2000KW。此地，土壤电阻率比较高，超过450Ω.m，加之有岩石的存在，造成不同深度的土壤电阻率分布不均匀。风机基础占地面积为*π,距其处有一台箱式变压器，再远处亦是35KV集电线路终端铁塔。为保证风电场不遭受雷击而正常发电运行，要求风力发电机组的接地电阻值≤Ω，35KV集电线路铁塔的接地电阻值详见接地装置数据表。

3．编制依据（1）施工招标文件及相关施工图；（2）国家、行业及自治区现行的有关工程建设标准、规范、规程及相关的法律、法规，具体如下：《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GBJ50242—2002 《风力发电场项目建设工程验收规范》DLT5191-2004 4.防雷接地系统总接地网图1、风机与升压变接地网布置图风力发电机组接地布置

风力发电机组防雷接地简单的探讨

风力发电机组防雷接地简单的探讨杨松中国大唐集团科技工程有限公司北京市海淀区紫竹院路120号6层 100097 摘要：国内风电初期规模性发展，多选址在年风资源较好、雷电日较少的内蒙古和新疆等北方内陆地区。现阶段风电发展速度加快，规模日益大型化，雷害危险也日益显露。风力发电机组则是风电场组成的最为重要设备，本次就风电机组防雷措施做简单探讨。关键词：风电；防雷及接地；风能清洁的可再生能源,如何开发与利用好风能资源是能源可持续发展的重中之重。有助于降低全球二氧化碳等温室气体的排放，改善我们赖以生存的自然环境。一、风电机组的雷害性风力发电机组塔位往往多布置在例如海岸、丘陵、山脊，旷野平原等空旷地区，暴露于雷击之中。且本身高度在120米以上，属高大建筑物。在高度超过60米的高大建筑物会发生侧击，即部分雷电绕过建筑物顶部装置的接闪器，击中建筑物侧面。从雷电概念分析，与上行雷相关的起始连续电流转移的电荷量很高，可以高达300C。上行雷对建筑物的损坏程度的比例随着建筑物的高度增加而加大，当风机塔身高度超过100米时，受到上行雷击的概率较高。而风电机组分布在空旷平坦（或山地、山脊顶端），并且周围缺少高大物体配合防雷，缺少有效防雷设施，发生雷击时，更能吸引雷电。[1]风机本身就犹如一座天然的引雷塔。在IEC 62305-1中，根据构筑物预期的雷击电流大小，将雷电防护水平分为表1 所示的几类[1]。

图1 滚球法在风电机组中的应用（图中，滚球覆盖以外的地区为IEC 61400-24标准中划定的LPZ0A区）二、风力发电机组防雷措施相关规程规定，风力发电机组部件按照Ⅰ类防护水平设计防雷措施。由于各地区雷电环境的不同，应依据使用地区和规定防护要求而确定。雷击产生的大量电荷将对风机材料的选择以及日后运行维修更换，起到重要的考核基准。增加易损件对雷电产生大量电能及热能的耐受能力，部件之间连接的可靠性，如何将提高风电机组使用寿命，有效抵御雷击所造成的磨损和破裂所带来的损失是未来相关研究的关键。 1.叶片防雷据国外统计，世界每年有1%～2%的风机叶片遭受雷击。目前风电机组的叶片外形几何结构复杂，因机组不同叶片长度不同，且长度超过50米已成为主流趋势。叶片材质多由导电性能较差的增强型纤维复合材料制成，同时安装在高度超过80米的机塔上，直接暴露在直击雷下，因此它的防雷比IEC 62305-3 所要求的建筑物要复杂。在设计叶片时要考虑叶片在遭到直击雷时，叶片叶尖接闪器在旋转的同时要如何才能购准确地接闪。相关设备传导部件例如尖轴、炭纤维复合材料和叶片中传感器导流线等必须有良好的传导雷电流的功能。[1] 2.其他辅助设备

风电机组的防雷和防雷标准[详]

风电机组的防雷和防雷标准 1 引言在我国风电发展初期，风电场大部分集中在年平均雷电日较少的新疆和内蒙古等地区，采用的主要是450kW 级以下的风电机组，雷害问题并不突出。随着我国风电场建设速度不断加快、规模不断扩大以及风电机组的日益大型化，风电机组的雷害也日益显露。现阶段，我国风电场开发不断向高海拔和沿海地区拓展，大功率风电机组的塔架最高已经超过120m，是风电场中最高大的构筑物。在风电机组的20年寿命期内，难免会遭遇到雷电的直击。中国可再生能源学会风能专业委员会于2009 年9月在肇庆召开的叶片专业组年会，将叶片的防雷作为一个重要问题进行了研讨，说明风电机组防雷已经引起专家的高度重视。国际电工委员会（IEC）第88 工作委员会（IEC TC 88）在编制风电机组系列标准IEC 61400 时，编制了一个技术报告（TR），作为IEC 61400 系列标准的第24 部分于2002 年6 月出版，其初衷是想为这个相对年经的工业提供防雷知识。该标准在几年的实践中证明，技术报告对防止和减少风电机组的雷害是有效的。但是随着大型风电机组的发展和风电场向外海的拓展，雷害问题比2002 年以前更加复杂和突出。因此，有必要制订一个风电机组防雷标准以供风电行业人员使用。将IEC 6 1400 由技术报告（TR）升级为技术标准（TS）便提上了议事日程。 2 风电机组的雷害 IEC 61400-24 2002 中，阐明了不同于其他建筑物的风电机组雷害问题，机组的结构特点、工作原理以及所处场地等因素使其容易遭受雷害。人们已经了解建筑物高度对雷击过程的影响。高度超过60m 的建筑物会发生侧击，即部分雷电击中建筑物侧面而不是建筑物顶部。风电机组塔架是高于60m 的构筑物，所以侧击概率比建筑物大很多，并造成严重损害。另外，从雷电机理可知，与

国外风电整机情况

: 世界风电整机设备制造业主要集中欧洲的丹麦、德国、西班牙和亚洲的印度，北美洲的美国。其中欧洲地区的风电整机设备制造业生产能力占世界的50%以上，是最重要的风电整机生产地，也是最大的风电设备出口地区。美国和印度是后来居上的国家，其发展速度不容小视。美国的GE WIND公司占世界风电设备市场的16%左右，成为世界上风电设备制造业发展最快的国家之一。进入二十一世纪以来，国际上风电整机设备制造企业之间频频发生并购重组事件，巨型企业加入风电机组制造业，行业集中度不断上升，中小企业生存和发展空间变得狭小艰难。 2003年，丹麦的Vestas公司吞并了NEGMicon，成为世界上最大的风机制造商；美国通用电气（GE）在2002年通过并购安然风力公司进入风能市场；德国西门子公司于2004年兼并了丹麦Bonus公司，成为风机制造业第五大公司； 2007年6月，Suzlon收购了REPOWER，在市场中的份额又有了进一步的提高。目前，经过近些年的兼并重组，行业集中度的不断上升，世界风电设备行业的竞争格局也较为稳定，形成了五大企业控制了较大部分风电设备市场的局面。在2007年全球新增装机中，丹麦的VESTAS市场份额位居第一，达到了22.5%；美国GE WIND位居第二，市场份额为16.6%；西班牙的GEMES A、德国的ENERCON、印度的SUZLON市场份额也都达到了15.4%、 14.0%、10.5%。前五大风电设备生产企业牢牢占据全球80%以上的市场份额。随着风电技术的发展，以及大单机容量机型的优势，目前，单机容量在兆瓦级以上的机型已经成为市场主流，约占新增装机容量的85%以上，而单机容量在兆瓦级以下的机型所占比例已经下降到15%左右。虽然大单机容量凭借其优势，其所占比例越来越高，但是为满足各类细分风电市场要球，单机容量在兆瓦级以下的风电机组未来仍将存在。

风力发电机结构介绍

风力发电机结构介绍风力发电机组是由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。该机组通过风力推动叶轮旋转，再通过传动系统增速来达到发电机的转速后来驱动发电机发电，有效的将风能转化成电能。风力发电机组结构示意图如下。 1、叶片 2、变浆轴承 3、主轴 4、机舱吊 5、齿轮箱 6、高速轴制动器 7、发电机 8、轴流风机9、机座10、滑环11、偏航轴承12、偏航驱动13、轮毂系统各主要组成部分功能简述如下（1）叶片叶片是吸收风能的单元，用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能。叶轮的转动是风作用在叶片上产生的升力导致。由叶片、轮毂、变桨系统组成。每个叶片有一套独立的变桨机构，主动对叶片进行调节。叶片配备雷电保护系统。风机维护时，叶轮可通过锁定销进行锁定。（2）变浆系统变浆系统通过改变叶片的桨距角，使叶片在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。（3）齿轮箱齿轮箱是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。（4）发电机发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。明阳1.5s/se机组采用是带滑环三相双馈异步发电机。转子与变频器连接，可向转子回路提供可调频率的电压，输出转速可以在同步转速±30%范围内调节。（5）偏航系统偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式，与控制系统相配合，使叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高发电效率。同时提供必要的锁紧力矩，以保障机组安全运行。（6）轮毂系统轮毂的作用是将叶片固定在一起，并且承受叶片上传递的各种载荷，然后传递到发电机转动轴上。轮毂结构是3个放射形喇叭口拟合在一起的。（7）底座总成底座总成主要有底座、下平台总成、内平台总成、机舱梯子等组成。通过偏航轴承与塔架相连，并通过偏航系统带动机舱总成、发电机总成、变浆系统总成。 MY1.5s/se型风电机组主要技术参数如下：（1）机组：机组额定功率：1500kw

风力发电机组的气象防雷保护

风力发电机组安全保护系统

4风电机组易遭雷击

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风电机组的防雷和防雷标准[详]

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风力发电机结构介绍