双馈型发电机定、转子侧防雷保护方案.doc

风力发电机定转子侧防雷保护方案

一、参考标准
IEC 61400-24风力涡轮机发电机系统第24部分：避雷装置
IEC 62305 雷电防护
IEC 61312 雷电电磁脉冲的防护
IEC 61643-1 低压配电系统的电涌保护器(SPD)第一部分:性能要求和试验方法

二、发电机转子侧产品方案
转子侧每相对地采用两个电源II极防雷模块串联后再串联一个
高性能电源间隙防雷模块。
1、具体型号与安装如图1
型号
数量
订货号
描述
VAL-MS 500 ST
6
2807609
电源II极防雷器插头
VAL-MS BE/FM
6
51211889
电源II极防雷器底座
FLT50 N/PE
1
2816904
电源间隙防雷器
MPB 18/1-9
1
2748580
防雷器桥接件
MPB 18/1-2
3
2809209
防雷器桥接件
CLIPFIX 35
8
3022218
安装堵头端子

图1、安装示意图

2、注意事项
● FLT50N/PE模块应安装在绝缘箱内，保证与柜体良好绝缘。
● VAL-MS 500/FM模块前端串联后备保护熔丝为1200VAC,100A gL/gG。
● 相邻两相间VAL-MS 500/FM模块组合间隔为35mm，FLT50N/PE模块与VAL-MS 500/FM模块间隔为35mm。

3、防雷产品组合方案与单模块主要技术参数
组合方案参数：
最大持续工作电压Uc: 1200VAC
额定放电电流In 8/20us: 15kA
保护水平Up: 5.6kV
响应时间ta: 25ns

单模块参数：
主要参数
VAL-MS 500/FM
FLT50 N/PE
最大持续工作电压Uc
600VAC
260VAC
雷电冲击电流Iimp 10/350us
NA
50kA
额定放电电流In 8/20us

15kA
50kA
保护水平Up
≤2.8kV
≤4kV
响应时间ta
≤25ns
≤100ns
符合认证
UL,KEMA,CB
UL,KEMA,CB
模块可插拔
是
否
遥信指示
有
无

4、方案说明
a、假如发电机转子侧开路电路在理论条件下峰值达到Uoc=2200VAC，即转子侧线电压有效值URMS=2200/1.414=1556VAC，推导得出相电压有效值URMS=1556/1.731=899VAC。根据防雷器选用标准要求，在选用防雷器并联在相对地的回路进行浪涌保护时，必须考虑出现电压有效值为899VAC的风险。
B、根据IEC60363-5-53规定，在不同电源系统特征条件下，防雷产品的最大持续工作电压须满足不同要求，下图2。

图2
按上表所示要求， TN-C电源系统特征条件下，所选用浪涌保护器的最大持续工作电压Uc≥1.1U0，U0为相电压。所以在发电机转子侧防雷保护方案中，相对地回路上选用的防雷产品组合配置须满足最大持续工作电压最小值为1.1 * 899 = 988V。
c、由于单个VAL-MS500模块的最大持续工作电压Uc=600VAC，内部压敏电阻阀片的压敏启动电压U1mA=1100VAC+10%。表明单个VAL-MS500模块并联在相对地的回路中，当相电压有效值600VAC以下时，防雷模块可以长期保持正常状态；当相电压有效值达到并超过600VAC以上时，防雷模块存在提前老化并损坏的风险；当相电压峰值上升达到1100VAC+10%时，防雷模块将立即响应动作，起到浪涌保护的作用。
当两个VAL-MS500模块串联使用时，整体配置的最大持续工作电压Uc为1200VAC，压敏启动电压U1mA为2200VAC+10%。
D、当采用两个VAL-MS500模块与一个FLT50 N/PE模块串联后，再并联在相对地的回路时，由于单个FLT50 N/PE的点火击穿电压为4kV，且属于间隙式防雷器，其阻值远大于VAL-MS500模块的压敏式防雷器。所以采用此组合的配置，当回路出现浪涌时，根据电阻分压原理，瞬态过电压上升达到4kV时，首先使得FLT50 N/PE达到空气击穿电压后导通，一旦FLT50 N/PE导通后，继续上升的瞬态过电压分压至与其串联的两个VAL-MS500模块两端。由于此刻电压4kV已超过串联一起的两个VAL-MS500模块的压敏启动电压2200VAC+10%，所以两个VAL-MS500模块也同时导通，整个相对地的防雷模块回路全部导通，完成对出现的瞬态过电压泄放入地的过程。
e、当瞬态过电压经过防雷器的作用，下降跌落至2200VAC+10%以下后，串联的两个VAL-MS500模块立即恢复为高阻状态，同时FLT50N/PE也由于没有维持的续流而截止，恢复为高阻状态器件。
f、采用两个VAL-MS500模块与一个FLT50 N/PE模块串联的作用一方面使得承受发电机输出侧出现的峰值电压，满足最大持续工作电压的选用的要求；另一方面利用FLT50 N/PE间隙式防雷器不存在漏电流的特性，使得VAL-MS500模块对地不产生漏电流，保证整个产品配置方案使用寿命持久可靠。
G、主要器件VAL-MS500模块可插拔，带遥信功能保证了产品方案维护方便，使用可靠的特点。

三、发电机定子侧产品方案一
定子侧每相对地采用一个电源II级防雷模块。
1、 具体型号与安装如图3
型号
数量
订货号
描述
VALMS 750/30/3+0-FM
1
2920272
电源II极防雷器
CLIPFIX 35
2
3022218
安装堵头端子

图3

2、注意事项
● VAL-MS 750/FM模块前端串联后备保护熔丝为690VAC,100A gL/gG。
3、防雷模块主要技术参数
参数
VAL-MS 750/30/3+0-FM
最大持续工作电压Uc
750VAC
额定放电电流In 8/20us
15kA
保护水平Up
≤2.7kV
响应时间
≤25ns
符合认证
UL,KEMA,CB
模块可插拔
是
遥信指示
有

4、方案说明
a、在IT电源系统特征条件下，所选用浪涌保护器的最大持续工作电压Uc≥U，U为线电压。所以在发电机转子侧防雷保护方案中，相对地回路上选用的防雷产品组合配置须满足最大持续工作电压最小值为690VAC。
b、由于单个VAL-MS750模块的最大持续工作电压Uc=750VAC，内部压敏电阻阀片的压敏启动电压U1mA=1200VAC+10%。表明单个VAL-MS750模块并联在相对地的回路中，当相电压有效值750VAC以下时，防雷模块可以长期保持正常状态；当相电压有效值达到并超过750VAC以上时，防雷模块存在提前老化并损坏的风险；当相电压峰值上升达到1200VAC+10%时，防雷模块将立即响应动作，起到浪涌保护的作用。
c、主要器件VAL-MS750模块可插拔，带遥信功能保证了产品方案维护方便，使用可靠的特点。

四、发电机定子侧产品方案二
定子侧每相对地采用一个电源II级防雷模块。
1、具体型号与安装如图4
型号
数量
订货号
描述
VAL-MS 500 ST
3
2807609
电源II极防雷器插头
VAL-MS-BE/FM
3
2817738
电源II极防雷器底座
CLIPFIX 35
2
3022218
安装堵头端子

图4

2、注意事项
● VAL-MS 500/FM模块前端串联后备保护熔丝为690VAC,100A gL/gG。
3、防雷模块主要技术参数
参数
VAL-MS 500/FM
最大持续工作电压Uc
600VAC
额定放电电流In 8/20us
15kA
保护水平Up
≤2.8kV
响应时间
≤25ns
符合认证
UL,KEMA,CB
模块可插拔
是
遥信指示
有

4、方案说明
a、在TN-C电源系统特征条件下，所选用浪涌保护器的最大持续工作电压Uc≥1.1U0，U0为相电压。所以在发电机转子侧防雷保护方案中，相对地回路上选用的防雷产品组合配置须满足最大持续工作电压最小值为1.1 * 400 = 440V
b、由于单个VAL-MS500模块的最大持续工作电压Uc=600VAC，内部压敏电阻阀片的压敏启动电压U1mA=1100VAC+10%。表明单个VAL-MS500模块并联在相对地的回路中，当相电压有效值500VAC以下时，防雷模块可以长期保持正常状态；当相电压有效值达到并超过500VAC以上时，防雷模块存在提前老化并损坏的风险；当相电压峰值上升达到1100VAC+10%时，防雷模块将立即响应动作，起到浪涌保护的作用。
c、主要器件VAL-MS500模块可插拔，带遥信功能保证了产品方案维护方便，使用可靠的特点。