風(fēng)力發(fā)電浪涌保護(hù)器選型綜合方案

風(fēng)力發(fā)電是一種利用風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的可再生能源，具有清潔、環(huán)保、低碳的特點(diǎn)。然而，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于其高度、位置和結(jié)構(gòu)等因素，也面臨著雷電和浪涌的威脅，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞、故障甚至火災(zāi)等嚴(yán)重后果。因此，合理選用和安裝地凱科技浪涌保護(hù)器（SPD）是保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。

風(fēng)力發(fā)電浪涌保護(hù)器SPD是一種能夠在電氣系統(tǒng)中檢測和釋放過電壓或過電流的裝置，從而保護(hù)電氣設(shè)備免受浪涌電壓或浪涌電流的影響。浪涌保護(hù)器的選型需要綜合考慮被保護(hù)設(shè)備的特性、工作環(huán)境以及浪涌保護(hù)器本身的性能參數(shù)，選擇適合的浪涌保護(hù)器才能更好地保護(hù)電氣設(shè)備。

本文將介紹風(fēng)力發(fā)電浪涌保護(hù)器的行業(yè)應(yīng)用方案和相關(guān)國標(biāo)，以供參考。

一、地凱科技風(fēng)力發(fā)電浪涌保護(hù)器的原理和分類

浪涌保護(hù)器（SPD）是一種能夠在電氣系統(tǒng)中檢測和釋放過電壓或過電流的裝置，從而保護(hù)電氣設(shè)備免受浪涌電壓或浪涌電流的影響。浪涌電壓或浪涌電流是指在電氣系統(tǒng)中出現(xiàn)的短時(shí)間內(nèi)（一般小于1ms）電壓或電流的突變，其幅值遠(yuǎn)高于正常工作電壓或電流，可能由雷電、開關(guān)操作、短路、負(fù)載變化等因素引起。浪涌電壓或浪涌電流會對電氣設(shè)備造成熱效應(yīng)、電擊效應(yīng)、介質(zhì)擊穿效應(yīng)等損壞，甚至引發(fā)火災(zāi)和爆炸。

浪涌保護(hù)器的工作原理是利用其內(nèi)部的非線性元件，在正常工作狀態(tài)下呈現(xiàn)高阻抗，對電氣系統(tǒng)的工作電壓或電流幾乎沒有影響，而在浪涌狀態(tài)下呈現(xiàn)低阻抗，對浪涌電壓或浪涌電流產(chǎn)生限制或分流的作用，從而將浪涌電壓或浪涌電流降低到電氣設(shè)備的耐受水平以下，或?qū)⒗擞侩妷夯蚶擞侩娏鲗?dǎo)入地面，保護(hù)電氣設(shè)備免受浪涌的損壞。

浪涌保護(hù)器的分類方法有多種，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，可以將浪涌保護(hù)器分為以下幾種類型：

（1）根據(jù)保護(hù)對象的不同，可以將浪涌保護(hù)器分為電源系統(tǒng)浪涌保護(hù)器、信號系統(tǒng)浪涌保護(hù)器和混合系統(tǒng)浪涌保護(hù)器。電源系統(tǒng)浪涌保護(hù)器是指用于保護(hù)交流或直流電源系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器，如交流浪涌保護(hù)器、直流浪涌保護(hù)器等。信號系統(tǒng)浪涌保護(hù)器是指用于保護(hù)通信、數(shù)據(jù)、控制等信號系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器，如電話浪涌保護(hù)器、網(wǎng)絡(luò)浪涌保護(hù)器、視頻浪涌保護(hù)器等?；旌舷到y(tǒng)浪涌保護(hù)器是指同時(shí)具有電源系統(tǒng)浪涌保護(hù)器和信號系統(tǒng)浪涌保護(hù)器的功能的浪涌保護(hù)器，如光伏浪涌保護(hù)器、風(fēng)電浪涌保護(hù)器等。

（2）根據(jù)保護(hù)模式的不同，可以將浪涌保護(hù)器分為串聯(lián)式浪涌保護(hù)器、并聯(lián)式浪涌保護(hù)器和混聯(lián)式浪涌保護(hù)器。串聯(lián)式浪涌保護(hù)器是指將浪涌保護(hù)器串聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備的輸入端或輸出端，當(dāng)發(fā)生浪涌時(shí)，浪涌保護(hù)器會切斷電路，從而隔離浪涌，如熔斷器、開關(guān)等。并聯(lián)式浪涌保護(hù)器是指將浪涌保護(hù)器并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備的輸入端或輸出端，當(dāng)發(fā)生浪涌時(shí)，浪涌保護(hù)器會分流浪涌，從而限制浪涌，如金屬氧化物壓敏電阻、氣體放電管等。混聯(lián)式浪涌保護(hù)器是指將浪涌保護(hù)器既串聯(lián)又并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備的輸入端或輸出端，當(dāng)發(fā)生浪涌時(shí)，浪涌保護(hù)器會同時(shí)切斷和分流浪涌，從而綜合保護(hù)，如晶閘管、晶體管等。

（3）根據(jù)保護(hù)等級的不同，可以將浪涌保護(hù)器分為一級浪涌保護(hù)器、二級浪涌保護(hù)器、三級浪涌保護(hù)器和四級浪涌保護(hù)器。一級浪涌保護(hù)器是指用于保護(hù)電氣系統(tǒng)的入口處，主要承受雷電流的影響，其放電能力最高，保護(hù)水平最低，如避雷針、避雷帶等。二級浪涌保護(hù)器是指用于保護(hù)電氣系統(tǒng)的分支處，主要承受雷電流的感應(yīng)或傳導(dǎo)的影響，其放電能力較高，保護(hù)水平較低，如金屬氧化物避雷器、氣體放電管避雷器等。三級浪涌保護(hù)器是指用于保護(hù)電氣系統(tǒng)的末端處，主要承受雷電流的感應(yīng)或傳導(dǎo)的較弱影響，其放電能力較低，保護(hù)水平較高，如壓敏電阻、二極管等。四級浪涌保護(hù)器是指用于保護(hù)電氣系統(tǒng)的最末端處，主要承受雷電流的感應(yīng)或傳導(dǎo)的最弱影響，其放電能力最低，保護(hù)水平最高，如晶閘管、晶體管等。

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二、地凱科技風(fēng)力發(fā)電浪涌保護(hù)器的行業(yè)應(yīng)用方案

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的雷電和浪涌保護(hù)需要遵循分級保護(hù)的原則，即在不同的防雷區(qū)（LPZ）邊界處安裝不同等級和類型的浪涌保護(hù)器，以形成一個(gè)協(xié)調(diào)的保護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn) IEC 61400-241 和國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 19963-20112，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的防雷區(qū)劃分和浪涌保護(hù)器的選型如下：

LPZ 0A：葉片區(qū)域，直接承受雷電流的影響，需要安裝一級浪涌保護(hù)器，即 T1 試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器，其沖擊電流 Iimp 應(yīng)不小于 12.5 kA，保護(hù)水平 Up 應(yīng)不大于 2.5 kV。

LPZ 0B：機(jī)艙、輪轂、塔筒等區(qū)域，受到雷電流的感應(yīng)或傳導(dǎo)的影響，需要安裝二級浪涌保護(hù)器，即 T2 試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器，其最大放電電流 Imax 應(yīng)不小于 40 kA，保護(hù)水平 Up 應(yīng)不大于 1.8 kV。

LPZ 1：配電室、變壓器等區(qū)域，受到雷電流的感應(yīng)或傳導(dǎo)的較弱影響，需要安裝三級浪涌保護(hù)器，即 T2 試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器，其最大放電電流 Imax 應(yīng)不小于 20 kA，保護(hù)水平 Up 應(yīng)不大于 1.2 kV。

LPZ 2/3：控制柜、儀表等區(qū)域，受到雷電流的感應(yīng)或傳導(dǎo)的最弱影響，需要安裝四級浪涌保護(hù)器，即 T3 試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器，其最大放電電流 Imax 應(yīng)不小于 10 kA，保護(hù)水平 Up 應(yīng)不大于 0.8 kV。

除了電源系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的信號、數(shù)據(jù)、通訊等系統(tǒng)也需要安裝相應(yīng)的浪涌保護(hù)器，以防止雷電電磁脈沖（LEMP）對敏感設(shè)備造成損壞。這些浪涌保護(hù)器的選型應(yīng)根據(jù)被保護(hù)系統(tǒng)的電壓、電流、頻率、接口等參數(shù)進(jìn)行選擇，保證浪涌保護(hù)器的匹配性和協(xié)調(diào)性。

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三、風(fēng)力發(fā)電浪涌保護(hù)器的相關(guān)國標(biāo)

風(fēng)力發(fā)電浪涌保護(hù)器的相關(guān)國標(biāo)主要有以下幾個(gè)：

GB/T 19963-2011《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 雷電保護(hù)》2：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的雷電保護(hù)的一般原則、風(fēng)險(xiǎn)評估、防雷區(qū)劃分、防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)、浪涌保護(hù)器選型、安裝、檢測和維護(hù)等內(nèi)容，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組雷電保護(hù)的基本標(biāo)準(zhǔn)。

GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了建筑物的防雷等級劃分、防雷系統(tǒng)的構(gòu)成、防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、浪涌保護(hù)器的選型、安裝、檢測和維護(hù)等內(nèi)容，是建筑物防雷設(shè)計(jì)的基本標(biāo)準(zhǔn)。

GB 50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了建筑物電子信息系統(tǒng)的防雷等級劃分、防雷系統(tǒng)的構(gòu)成、防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、浪涌保護(hù)器的選型、安裝、檢測和維護(hù)等內(nèi)容，是建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)的基本標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T 21431-2008《電涌保護(hù)器（SPD）》：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電涌保護(hù)器的定義、分類、性能參數(shù)、試驗(yàn)方法、標(biāo)志、安裝、使用和維護(hù)等內(nèi)容，是電涌保護(hù)器的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T 18802.1-2011《低壓電涌保護(hù)器 第1部分：性能要求和試驗(yàn)方法》：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了低壓電涌保護(hù)器的性能要求和試驗(yàn)方法，是低壓電涌保護(hù)器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

審核編輯 黃宇