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

风电机组的机舱和其他设备（如轮毂、塔架），设计时应充分考虑雷击接闪能力，接闪器的选择应选择导电性较好表面积较大的的金属构件。再将金属构件相互连接达到等电位，满足能将雷电流快速分散并传导到接地系统的目的。机舱外部安装的气象及侧风等仪表、航空障碍照明指示灯等的外部设备，避雷针、引下线以及搭接线的安装尺寸要满足IEC62305-3的要求。也可以直接参考IEC62305标准所描述的方法安装制作。

图2 雷电防护区 IEC 61400-24标准

三、风力发电机组的接地措施

接地系统是做为快速分散消溃雷电流和防止风电机组因雷击而损坏的有效措施，亦可用来保护地面及维护人员免受雷击。雷电流通过风机本身的防雷引下装置进入接地装置，散流于大地，较好的接地系统是能够保证雷击过程中风电机组安全的必备措施。

较为常规的为水平与垂直接地导体，水平接地体多采用-60x6热镀锌扁钢（不同风场应结合地勘报告实际考虑），若考虑沿集电线路路径方向，逐台风机接地系统和风场整个接地系统连为一体，形成整个风场综合接地网。整个风电场的接地电阻将大大降低，减少了风电场中分散各处构筑物间的电位差。但此方法直接导致工程造价偏高，且受施工场地影响较大。垂直接地体多采用φ50mm L=2500mm 的铜棒（或热镀锌钢棒），同样受到工程地质、施工场地等因素影响，垂直接地体在施工时会使工程难度大为增加。故应结合工程项目实际进行设计，选取最优

接地方案。

表2——接地极类型的适用场所地极类型适用场所

水平地极当土壤电阻率不随埋深而减小或电缆沟使水平地极易于安装

的场所使用。

垂直地极当土壤电阻率随埋深减小或接地系统必须保持密集的场所使

用。

根据相关规程要求，风机接地系统包括风机的工作接地，保护及防雷接地，其工频接地电阻值按主机厂家设计生产要求小于4Ω,冲击接地电阻需小于10Ω。如果风电机所处位置的土壤电阻率较高, 按照一般电气设备的接地方式设计的接地系统明显不能满足其安全要求，必须采用高效、可靠的接地降阻材料和优化的解决方案。

例如：四川某风场，现场实勘土壤电阻率按照1000Ω.m左右，且土壤电阻率表层低，越往深处电阻率越高，故不适宜采用深井接地以及多层接地；雷击时，不光是接地系统的电阻特别重要，而且其电感也非常重要。因为雷电流包含许多高频成分，它们与接地系统相互作用产生很高的瞬态阻抗。

一般的接地装置，大多采用普通型碳素钢材，而为减缓腐蚀速度，多采用热镀锌工艺技术，将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。本工程也采用热镀锌钢材做为接地材料。按照本工程招标文件的要求，水平接地体选用-60×6热镀锌扁钢，用于降阻的材料同样采用热镀锌钢材。

故而本工程考虑采用具有离子补偿功能的接地装置，通过向大地不断补充离子，逐步改善土壤本身导电性，减少接地极与大地的接触电阻值，达到降阻分流的效果。同时接地电阻随季节变化影响较小，而使用新型复合回填料，靠电子导电，电极单元还将向周围土壤中不断的释放导电离子，达到逐步改善接地体周围的土壤电阻率的目的。后充分利用场地内土壤电阻率较低的表层土区域，采用水平接地方式为主，垂直接地为辅，降阻亦考虑在水平接地体上处理。为保证接地效果，减少施工量，采用具有离子补偿功能的接地装置，通过不断地向大地补充离子，改善土壤导电性。回填土充分利用施工现场表层粘土，减小接地极与大地

的接触电阻。

结合离子补偿功能的接地装置，同时加入复合型回填料，可使接地系统更加安全、可靠。但该方案的总体造价却高于以往工程所用的接地方案，如可以和常规接地材料的价格接近，也不妨是一种高效的接地措施。

随着新技术新产品的不断应用，对于风电机组的防雷与接地保护日渐完善，未来风电场日常运行安全也将大大提高。

参考文献

[1] IEC 61400-24 2002 风力涡轮发电机系统防雷标准

国家电网公司十八项电网重大反事故措施

国家电网公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》

JB617-2004 《接地装置安装工程施工工艺标准》

GB50057-2010 《建筑物防雷设计规范》

GB/T 50065-2011 交流电气装置的接地设计规范

变速变桨距风力发电机组控制策略改进与仿真

变速变桨距风力发电机组控制策略改进与仿真刘军,何玉林,李俊,黄文 (重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆市400030) 摘要:在分析变速变桨距风力发电机组基本控制策略的基础上,提出一种扩大过渡区的改进控制策略,用来消除额定功率运行点附近切换造成的功率波动及突变载荷等不利影响。依据改进的控制策略设计了3个控制器平滑过渡方案,实现对该策略的最佳跟踪。运用MAT LAB 仿真平台模拟了改进控制策略下的风力发电机组运行特性,结果表明了改进控制策略的正确性及控制器设计的有效性。关键词:风力发电机组;变速变桨距;控制策略;扩大过渡区;平滑控制收稿日期:2010 06 23;修回日期:2010 10 09。重庆市科技攻关重点项目(CST C2007A A3027)。 0 引言风力发电机组的控制技术由原来单一的定桨距失速控制转向变桨距变速控制,目的是为了防止风能转换系统承受的载荷过重,从风场中最大限度地捕获能量以及为电网提供质量较好的电能。然而,风力发电机组作为一种复杂的、多变量、强耦合、非线性的系统,要想减小风力机载荷以延长其使用寿命,抑制功率波动以降低对电网的不利影响,控制策略的选取及控制器的设计至关重要[1 6]。本文通过对变速变桨距风力发电机组基本控制策略的分析,针对过渡区运行过程中出现的功率波动大及突变载荷强等情况,提出一种改进的控制策略来减缓此种影响。为最佳跟踪改进的控制策略,设计了3个控制器以实现3个运行区间的平滑过渡。同时应用M ATLAB 仿真平台对变速变桨距风力发电机组运行特性进行了仿真,结果表明了所提出方案的合理性和可行性。 1 基本的变速变桨距控制策略如图1所示,在转速转矩平面图中,曲线A BC 描述了变速变桨距风力发电机组的基本控制策略。在低风速区,风电机组从切入风速为V in 的A 点到风速为V N 的B 点,沿着C pmax 曲线轨迹运行,此区间称为恒C p 运行区。由于在B 点发电机转速达到了其上限值 N ,当风速从V N 上升到V N 时,转速将恒定在 N ,提升发电机转矩使风电机组达到其额定功率,在图1中为BC 段,也称为恒转速区或过渡区。当风速超过额定风速V N 时,变桨距系统将开始工作,通过改变桨距角保持功率的恒定,风电机组将持续运行在C 点,直到风速超过切出风速V out ,此区间称为恒功率区,而此区间内桨距角控制方式采用统一桨距控制,它是指风力机所有桨距角均同时改变相同的角度[7 8] 。在此需要注意的是:若最大功率P N 曲线与C pmax 曲线的相交点在额定转速极限值左侧,就会造成风电机组在未达到额定转速时,已进入失速状态,相应的A B 区间将被缩小,这时就需对整个风电机组额定点进行重新选取。图1 变速变桨距风力发电机组控制策略Fig.1 C ontrol strategy of the variable speed pitch controlled wind turbine driven generator system 从图1可以看出,3个区间工作点的划分非常明显,而控制器的设计与工作点的选取有着必然的联系,因此,基本的变速变桨距风电机组通常会设计2个独立的控制器,一个用来跟踪参考速度,另一个用来跟踪额定功率。由于2个控制器都有各自的控制目标,在运行过程中相互独立,然而在工作点附近,2个控制器又相互制约,这种制约就会导致风电机组在C 点控制系统的调节能力下降,在突遇阵风 82 第35卷第5期2011年3月10日Vo l.35 N o.5M ar.10,2011

风电安装手册

风力发电机安全手册盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。编号：FT000320-IT 版本：00 编写：批准：文档VWS 日期：核对：第页/共页风力发电机安全手册编号：FT000320-IT R00

目录 1．责任与义务 2．安全和防护设备 2．1 必备设备 2．2 用于特殊操作的设备2．2．1 用于紧急下降的设备2．2．2 其它特殊操作 3．基本安装注意事项 3．1 概述 3．2 对风力发电机的操作 3．3 在风力发电机附近逗留及活动3．4 访问控制单元和面板 3．5 访问变压器平台 4．安全设备 4．1 紧急停止 4．2 与电网断开 4．3 过速保护设备（VOG） 4．4 机械安全设备 4．4．1 啮合锁 4．4．2 活动元件的保护罩4．4．3 机舱顶的栏杆 4．4．4 机舱后门的栏杆 5．在风力发电机内部检查或工作6．对风力发电机的设备的操作6．1 使用绞盘 6．2 使用紧急下降器 7．风力发电机的固定 8．急救 9．应急计划 10．发生火灾时的应急措施11．发生事故时的措施

1．责任与义务 Gamesa Eólica将安全与健康方向的考虑放在首位并一以贯之，因此在我们生产的风力发电机的设计中体现了防护的需要。设计是在决不损害人、动物或者财产的前提下进行的。因此，只要风力发电机的安装、维护和使用遵照Gamesa Eólica的设计，就不会出现这方向的问题。经批准接触或使用风力发电机的人员在《工作场所安全与健康》方面有权得到有效保护。同样，经批准在风力发电机中进行有关工作的人员必须遵守《工作场所的安全与健康以防工作场所事故》的有关法律及法规，在执行任务时必须正确地使用工作设备和所有防护性设备，在可能遇到的危险情况的出现必须及时报告。经批准执行安装任务的人员必须已经接收了足够且合适的理论与实践方面的训练以正确执行任务。本文档介绍基本的预防，在接触风力发电机时在安全方面必须遵守的义务及程序。不同维护工作的具体安全措施将在有关这些操作的具体文档中介绍。 2．安全及防护设备 2．1必备设备在对风力发电机进行任何检查或者维护工作之前，每个人至少应该理解如下设备的使用说明： ●安全设备 ●可调的系索 ●系索（1m和2m） ●安全头盔 ●安全手套 ●防护服除了上面指出的设备外，每个维护或者检查小组必须具有如下物件： ●紧急下降设备 ●灭火器（在运输工具中有） ●移动电话在任何时候，不管是在风力发电机内部还是在其外部，都应该使用安全头盔。建议在上升设备中准备手电筒、安全眼镜和保护性耳塞，这取决于要完成的工作（是对正在运行的风力发电机的检查还是维护）。操作者必须正确使用安全设备并在使用之前和之后都对安全设备进行检查。对安全设备

风力发电并网技术及电能质量控制策略

风力发电并网技术及电能质量控制策略发表时间：2018-08-20T17:02:21.880Z 来源：《红地产》2017年8月作者：熊毅 [导读] 随着我国科学技术的发展，社会的进步，加上矿物资源越来越贫乏，随着风力发电技术的不断发展，已经从过去的小型风力发电机独立运行发展为大型发电机组并网运行，也就是常说的风力发电场并网运行。采用这种运行方式以后，不但提高了对风力的利用率，还在电能供给方面做出了卓越的成绩。在电能的质量控制面，因为风力发电并网技术的实行，使电能质量控制达到了良的效果，从而在根本上改变了人们的用电状况，为人们的工作和生活增添了一份助力。 1 风力发电的原理和技术空旷的原野和辽阔的海面是风能的优质资源，风力发电是利用大自然中的空气以一定速度流动所产生的风能驱动风车的叶片旋转，将此旋转运动在增速机中转速提升，在由此产生的力矩带动下，发电机组中的导体通过切割磁力线产生感应电动势，外接闭合回路在导体中会有电流产生，实现风能向电能的转换。依据目前的风车技术，只要风速大于 3 米 / 秒便可以产生电能，实现发电目的。风力发电机一般有风轮、偏航装置、发电机组、塔架、限速安全机构和储能用蓄电池等部件构成。风轮是由，个或、个叶片组成的集风装置，它的作用是采集风的动能转变为风轮旋转的机械能。风轮后面的调向器也叫尾舵，它的功能是控制风轮的迎风方向，使风轮随时面对风向，最大限度地获取风能。限速安全机构的作用是对风轮的转速予以一定的限制，使之在规定的范围内保持相对稳定，起到保证风力发电机限速平稳运行的作用。塔架则是机组的承载和风轮的支撑机构。由于自然界的风速极不稳定，其很强的随机性和间歇性致使风力发电机的输出功率也极不稳定，高峰和低谷落差甚大，所以，风力发电机发出的电能不能直接用在电负载上，而是先用铅酸蓄电池储存起来，以保持风力发电系统持续稳定的供电运行状态。 2 风力发电并网技术风电并网技术，是发电机输出电压，在频率、幅值和相位以上及电网系统电压是一致的。而随着风电机组容量的逐渐增大，风电电力并网的时候对电网的冲击也随之增大，因此选择科学的风电并网技术是十分必要的。 2.1 同步风力发电机组并网技术同步发电机在运行的过程当中，一方面要输出有功功率，而另一方面则需提供无功功率，此外还需周波稳定及质量高，所以被广泛采用。然而怎么将这项技术与风电机组的并网结合起来也是一个问题，通常因风速不稳定等因素造成了转子转矩的不稳定，在并网的时候调速的性能不能达到精度要求，若不采取有效的控制，就会出现无功振荡或失步的问题。特别是重载情况，结果可能会更加的严重。但是近些年，随着科学技术不断提高，新型的电力电子技术能够在一定的程度上处理好这个问题，例如说一些变频装置。所以同步风力发电机组并网技术应当给予足够重视。 2.2 异步风力发电机组并网技术与同步风电机组并网技术不同，异步风电机运行的过程当中，其主要凭借转差率调整负荷，因此调速的精度要求较低，也不需要同步设备与整步操作，只需要在其转速接近同步转速的时候，就能够轻松的并网。风电机组配用异步发电机，优点就在这项技术控制装置相对较为简单，在并网之后无振荡与失步问题，并且运行稳定及可靠。而缺点是直接并网可能会造成大冲击电流出现，降低电压，从而对系统运行的安全造成一定影响，系统的本身没有无功功率，其需要进行无功补偿。若不稳定系统频率太低的话，就会使电流剧增及电压过载。因此，对异步风电机组要进行严格的监视，并采取有效的措施，才能够保证发电机组的安全运行。 3 电能质量控制策略 3.1 改善电能质量电能质量就是电力系统中电能的质量，理想的电能应该是美对称的正弦波，但有些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。很多城市的电能质量较低，对人们的生活和工作产生了很大的影响，因此必须改善电能质量。主要方法为：首先可以改善电功率因数，使无功就地平衡，但要注意的是，一定要合理选择供电半径。其次要合理选择供电系统线路的导线截面，但要注意合理配置变电与配电设备，防止其过负荷运行。第三要适当设置调压措施，例如串联补偿、变压器加装有载调压装置、装同期调试相机或者静电电容器等。以上三种措施，在实际的用中对电能质量的改善具有良好的效果，可以大力推广。同时，我们要注意及时对百姓的用电情况进行调查，找出不足之处，以便于对电能质量及时进行改善。 3.2 提高电能质量电能质量的高低影响着人们的日常生活和工作，因此在改善电能质量的基础上，必须有所提高。很多城市的电能质量虽然得了改善，但还是没有办法满足人们的需求，因此，提高电能质量成为了人们的迫切要求，对于科研人员来说也是一项重要的任务。要想提高电能质量，首先要找出供电电压超过允许偏差的原因，经过大量的调查和研究，我们发现原因主要有三点，一是冲击性负荷、非对称性负荷的影响；二是调压措施缺乏或使用不当；三是线路过负荷运行。根据上述三点原因，使用风力发电并网技术可以有效的提高电能质量，不仅节省了运营成本，而且对风能的利用率也提高了不少。 4 结束语综上所述，研究风力发电并网技术及电能质量控制策略对确保电网电能质量具有重要的作用。因此要进一步提高风力发电并、网技术及电能质量控制策略，这样才能促进整个电力系统的稳定运行。参考文献： [1] 常耀华 . 对风力发电并网技术与其电能质量控制策略浅论 [J]. 电子制作 ,2014(01):266. [2] 齐洁 , 常耀华 . 对风力发电并网技术与其电能质量控制策略浅论 [J]. 企业研究 ,2014(02):153. [3] 魏巍 , 关乃夫 , 徐冰 . 风力发电并网技术及电能质量控制 [J]. 吉林电力 ,2014,42(05):24-26. [4] 樊裕博 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].科技传播 ,2015,7(21):43-44. [5] 邹金运 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].黑龙江科技信息 ,2015(35):88. [6] 谢鹏 . 风力发电并网技术与电能质量控制 [J]. 科技创新导报 ,2016,13(13):41+70. [7] 路立仁 . 浅析风力发电并网技术及电能控制策略 [J].科技与创新 ,2016(17):134. [8] 张国新 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].电力自动化设备 ,2009,29(06):130-133.

《风力发电场安全、检修、运行规程》题库资料

《风力发电场安全规程》、《风力发电场检修规程》、《风力发电场运行规程》考试题库（796/797/666-2012）《风力发电场安全规程》一、填空题 1、风电场安全工作必须坚持“（安全第一）、（预防为主）、（综合治理）”的方针，加强人员（安全培训），完善（安全生产条件），严格执行（安全技术）要求，确保（人身），和（设备）安全。 2、风电场输变电设备是指风电场升压站（电气设备）、（集电线路）、（风力发电机组升压变）等。 3、飞车是指风力发电机组（制动系统）失效，风能转速超过（允许或额定）转速，且机组处于（失控）状态。 4、安全链是由风力发电机组（重要保护元件）串联形成，并独立于机组（逻辑控制）的硬件保护回路。 5、风电场工作人员应具备必要的机械、电气、安装知识，熟悉风电场输变电设备、风力发电机组的（工作原理）和（基本结构），掌握判断一般故障的（产生原因）及（处理方法），掌握（监控系统）的使用方法。 6、风电场工作人员应掌握（安全带）、（防坠器）、（安全帽）、（防护服）和（工作鞋）等个人防护设备的正确使用方法，具备（高处作业）、（高空逃生）及（高空救援）相关知识和技能，特殊作业应取得（特殊作业操作证）。 7、风电场人员应熟练掌握（触电）、（窒息急救法），熟悉有关（烧

伤）、（烫伤）、（外伤）、（气体中毒）等急救常识，学会使用（消防器材）、（安全工器具）和（检修工器具）。 8、外单位工作人员应持有相关的（职业资格证书），了解和掌握工作范围内的（危险因素）和（防范措施），并经过（考试合格）方可开展工作。 9、临时用工人员应进行现场（安全教育和培训），应被告知其作业现场和工作岗位存有的（危险因素）、（防范措施）及事故（紧急处理措施）后，方可参加（指定）的工作。 10、进入工作现场必须（戴安全帽），登塔作业必须（系安全带）、（穿防护鞋）、（戴防滑手套）、使用（防坠落保护）装置，登塔人员体重及负重之和不宜超过（100），身体不适、情绪不稳定，不应（登塔作业）。 11、禁止使用（破损）及（未经检验合格）的安全工器具和个人防护用品。 12、风力发电机组底部应设置“（未经允许，禁止入内）”标志牌：基础附近应增设“（请勿靠近，当心落物）”、“（雷雨天气，禁止靠近）”警示牌：塔筒爬梯旁应设置“（必须系安全带）”、“（必须戴安全帽）”、“（必须穿防护鞋）”指令标识：36V及以上带电设备应在醒目位置设置“（当心触电）”标识。 13、风力发电机组内无防护罩的旋转部件应粘贴“（禁止踩踏）”标识；机组内易发生机械卷入、轧压、碾压、剪切等机械伤害的作业地点应设置“（当心机械伤人）”标识；机组内安全绳固

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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

风电机组的安全注意事项

风电机组的安全注意事项 5.2.1 作业现场安全机组安装运行后，对周边环境具有一定的影响，会对误闯入该区域的人员或不熟悉设备的人员造成危险。因此，我们有义务在机组周围安置额外的警告标示。作业人员进入风场，必须遵守以下规定：（1）现场与部件上的任何标识禁止覆盖、涂抹、损坏、撕毁。（2）在作业过程中，必须注意现场与部件上出现的符号、标识出现的内容。（3）恶劣条件下，如出现风暴、大雪、地震等自然灾害，禁止进入现场。（4）天气状况不好时，如夜间、光线严重不足，尤其是在雷雨天气时，禁止进入风场。（5）如果需要在地面对运行的机组进行检查，不要在风轮平面下方停留，但可以从前方观察风轮。（6）在冬季，需要注意叶片上可能掉落的冰块。（7）在机舱内部进行维护工作，务必保证电源被关闭，机械设备停止转动。机组中的工作人员严禁站在摆动的重物下工作。如果必须在设备运转时进入机组工作，必须注意旋转的机械部件如：主轴、齿轮箱、发电机等。

（8）在轮毂内部进行维护工作，务必保证电源被关闭，机械设备处于停止状态。 5.2.2 塔体内的攀爬作业所有要在塔简内楼梯攀爬或者在风机设备上长时间工作的人员必须无条件地使用防摔安全装置，包括：安全带、减震器、系索（两条装有安全扣的拖动系索）和绳圈。在攀爬塔筒之前，每一个工作人员必须熟悉这些安全设备每一项功能的使用，特别注意指令和用户手册的有效期，以确保授权的公司已完成所有的必需的测试。在使用安全传送装备之前，使用者必须进行视觉上的检查。绳圈中的救生索测验必须在接近地面进行。悬停检测也必须在近地面处进行，并确定安全带是否合身。每节塔筒一次只能有一个人在楼梯上进行攀爬作业。在开始攀爬之前，必须确认前一个人己经离开楼梯到达顶部或者已经通过下一个平台的活门。进入塔筒或者攀爬楼梯必须穿戴安全帽和安全鞋。较小工具或者小件物品允许由可靠背包运送，大件物品必须使用起吊设备传送。禁止在衣服、口袋中携带物品攀爬风机。不论上升或者下降，在通过之后，平台的活门盖必须关闭。在到达防摔救生索的末端之后，如果顶端平台的活门盖没有关闭，那么安全系索就必须保持扣紧状态。在楼梯结冰的时候一般禁止攀爬。

风力发电机组安全操作知识

风力发电安全操作知识培训教材 1 总则为贯彻“电业生产，安全第一”的方针，保障电力系统的正常生产和检修、维护工作人员的安全，在风力发电机组的检修和维护前要认真学习风力发电机组安全操作知识。 2.1 个人防护进入风机作业现场，必须使用个人防护设备，包括： 1）全护体安全带、安全帽、安全靴、手套，必要时还需要保暖衣。 2）个人防护设备必须是得到批准的型号，其上标有产品合格标志，表明适合于使用者准备从事的相关工作和保护，适合于工作地区的气候条件。 3）如果有多人同时攀登风力发电机塔筒，每人都必须配备个人所需的防护设备。 4）个人防护设备必须送请有资质的单位检查和检验，每年至少一次。 5）维护部员工必须正确妥善保存全护体安全带，并且必须随时检查。 2.2 安全带的穿戴安全带的配戴程序如下： 1、通过扣眼（1）扣紧安全带，使大腿圈（2）下垂 2、将肩带（3）以背旅行包的方式放在肩上，使锁扣（1）的塑料带靠在后背上。 3、把松开的大腿圈（2）从里到外套在大腿上。 4、大腿圈（2）的皮带穿入搭扣（4）内，并拉紧。 5、将大腿圈皮带的末端穿进皮带的带袢（5）内。图4 – 1 6、拉紧胸部的窄皮带（6） 7、以中部的皮带调整器（7）调整皮带的正确位置。 2.3 安全防护设备的日常保养 1）绝对不能与酸类或与腐蚀性化学药品接触。 2）不得接触尖锐边缘以及带尖锐边缘的物体。

4）必须存放在通风良好的地方，并避免太阳直接照射。 5）每次在使用安全带避免了事故之后，应由专业人员对安全带加以检查。一年必须至少检修一次。任何有瑕疵设备都必须立刻停止使用。 3 风力发电机组现场安装安全规程风力发电机组的塔筒、机舱和风轮的安装工作必须严格按照吊装说明或安装指导进行。 3.1 现场安全防护一般规定 3.1.1 进入施工现场的所有人员必须穿戴好安全帽、穿安全鞋和合适的工作服。 3.1.2 凡从事两米以上的高空作业人员必须系好安全带。 3.1.3 正确使用安全用具，未经安全培训人员和未携带安全用具人员禁止进入现场工作。 3.1.4 高空作业人员严禁带病作业，禁止酒后作业。 3.1.5 定期对安全用具进行检验，检验合格后方可继续使用。安全用具如有破损时，必须随时更换。 3.1.6 高空作业时严禁临空投掷物料。 3.1.7 施工现场禁止流动吸烟，吸烟人员必须在指定的吸烟点吸烟，施工人员禁止作业时吸烟。3.1.8施工人员必须牢记“三不伤害”原则：不伤害自己，不伤害他人，不被他人伤害。 3.1.9 现场应配备足够的干粉灭火器材，消防器材应保证灵敏有效，干粉灭火器必须按规定时间更换干粉。 3.1.10 夜间施工必须有足够照明，危险作业面周围应红灯示警。 3.1.11 重要操作或检修时工作负责人必须要到现场检查安全措施是否到位。 3.1.12 雷雨天气禁止近距离巡视风机。 3.2 设备安装安全防护 3.2.1 使用液压设备时，操作人员必须戴护目镜。 3.2.2 手持电动工具的使用应符合国家标准的有关规定。工具的电源线、插头和插座应完好，电源线不得任意接长和调换，工具的外绝缘应完好无损，维修和保管应由专人负责。 3.2.3 噪音为90分贝或超过90分贝时，操作人员必须戴耳套。

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，

风力发电机的控制方式综述

风力发电机及风力发电控制技术综述摘要：本文分析比较了各种风力发电机的优缺点，介绍了相关风力发电控制技术，风力发电系统中的应用，最后对未来风力发电机和风力发电控制技术作了展望。关键词：风力发电机电力系统控制技术 Overview of Wind Power Generators and the Control Technologies SU Chen-chen Abstract:This paper analyzes the advantages and disadvantages of the various wind turbine control technology of wind power, wind power generation system, and finally prospected the future control of wind turbines and wind power technology. 1 引言在能源短缺和环境趋向恶化的今天，风能作为一种可再生清洁能源，日益为世界各国所重视和开发。由于风能开发有着巨大的经济、社会、环保价值和发展前景，近20年来风电技术有了巨大的进步，风电开发在各种能源开发中增速最快。德国、西班牙、丹麦、美国等欧美国家在风力发电理论与技术研发方面起步较早，因而目前处于世界领先地位。与风电发达国家相比，中国在风力发电机制造技术和风力发电控制技术方面存在较大差距，目前国内只掌握了定桨距风机的制造技术和刚刚投入应用的兆瓦级永磁直驱同步发电机技术，在风机的大型化、变桨距控制、主动失速控制、变速恒频等先进风电技术方面还有待进一步研究和应用[1]。发电机是风力发电机组中将风能转化为电能的重要装置，它不仅直接影响输出电能的质量和效率，也影响整个风电转换系统的性能和装置结构的复杂性。风能是低密度能源，具有不稳定和随机性特点，控制技术是风力机安全高效运行的关键，因此研制适合于风电转换、运行可靠、效率高、控制且供电性能良好的发电机系统和先进的控制技术是风力发电推广应用的关键。本文分析比较了各种风力发电机的优缺点，介绍了相关风力发电控制技术，风力发电系统中的应用，最后对未来风力发电机和风力发电控制技术作了展望。 2 风力发电机 2.1 风电机组控制系统概述图1为风电机组控制系统示意图。系统本体由“空气动力学系统”、“发电机系统”、“变流系统”及其附属结构组成; 电控系统(总体控制)由“变桨控制”、“偏航控制”、“变流控制”等主模块组成(此外还有“通讯、监控、健康管理”等辅助模块)。各种控制及测量信号在机组本体系统与电控系统之间交互。“变桨控制系统”负责空气动力系统的“桨距”控制，其成本一般不超过整个机组价格5%，但对最大化风能转换、功率稳定输出及机组安全保护至关重要，因此是风机控制系统研究重点之一。“偏航控制系统”负责风轮自动对风及机舱自动解缆，一般分主动和被动两种偏航模式，而大型风电机组多采用主动偏航模式。“变流控制系统”通常与变桨距系统配合运行，通过双向变流器对发电机进行矢量或直接转矩控制，独立调节有功功率和无功功率，实现变速恒频运行和最大(额定)功率控制。

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

风力发电机偏航系统控制策略研究

风力发电机偏航系统控制策略研究摘要：风能作为一种可再生的清洁能源，是人与自然和谐共处，实现社会与经济可持续发展的新能源。风向是在不断变化，水平轴的风力发电组就需要不断利用偏航系统来进行方向的调整，通过风能最大限度的利用，就能够满足实际的需求。因此，本文就风力发电机偏航系统的控制策略进行探讨。关键词：风力发电机；偏航系统控制策略 1研究现状综述纵观整个风电技术的发展历程及其现阶段所呈现出的发展趋势，现代大型风力发电机组的单机容量不断增大，原来适用于中小型风机的风速、风载等分析模型在大型化的风机应用中逐渐显现出不适性，巨大的风轮扫略平面内风速的空间分布差异变得很大，长长的叶片在旋转过程中所处的方位不同，所处的风况也不尽相同。现有的风速建模研究文献多倾向于简化风速模型或未深入考虑风速的空间分布对机组运行的影响。由于风轮扫略面积成倍增大，偏航误差造成的叶片动力学特性及机组的偏航力矩、倾斜力矩等载荷波动也会被成倍放大，对于中小型风机能够容许的偏航误差对于大型风机则未必适用，而偏航容许误差的调整可能会很大程度上影响偏航控制算法。现有的文献大多局限于研究偏航误差对偏航控制和气动性能的影响以及如何针对性的进行优化提高，而频繁偏航造成的偏航硬件设备的耗损和高故障率很少被关注，在偏航误差对风电机组并网运行特性的影响方面以及基于偏航系统可靠性的偏航控制策略优化设计更是少有研究成果问世。 2风力发电机偏航控制系统分析 2.1风力机组风力发电机是直接将风能转化为机械功，然后利用机械功实现对转子的带动旋转，最终输出交流电。在转换能量的时候，基于风力机将风能直接转变为机械能，然后将机械能转换成为电能，这样就可以满足实际的转换，让风力机组可以满足其实际的应用目标偏航系统结构。基于大型水平轴风电机组，其包含的部分主要是针对偏航轴承、驱动装置、计数器等。 2.2偏航系统功能偏航控制系统也属于对风装置，其包含的具体功能在于：配合机组控制系统，放出现风速矢量方向改变的时候，利用偏航控制系统的处理，就可以实现风向平稳而快速的对准，并且也可以满足风轮最大风能的实现；针对风机电缆而言，还需要考虑到单向缠绕偏多从而引发电缆出现断裂现象。一旦电缆缠绕，就能适应自动解缆处理的需求，进而实现风机的运行安全性，其实际的控制流程见图1。 2.3风速和风向风是地球上的一种自然现象，由太阳辐射热引起。太阳照射到地球表面，地表各处因受热不均产生温差，从而引起大气对流运动形成风。自然风有大小也有方向，通常用风速或风力描述风的大小、用风向描述风的方向。气象上把风吹来的方向称为风向。风向的度量有多种方法：在陆上多采用16方位度量法；在海上多采用36方位度量法；而在高空则多用角度表示，将圆周标成360°，北风(N) 对应0°(或360°)，东风(E)对应90°，南风(S)对应180°，西风(W)对应270°，其它细分风向可由此计算得出，风的大小也称风的强度常用风力或风速表示。 2.4偏航误差当风向发生变化或机组偏航对风不准时，风向与风轮轴线就会偏差一定角度，

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

风电安装手册

风力发电机安全手册编号：FT000320-IT R00

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

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变速变桨距风力发电机组控制策略改进与仿真

风电安装手册

风力发电并网技术及电能质量控制策略

《风力发电场安全、检修、运行规程》题库资料

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风电机组的安全注意事项

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