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风机防雷 原来还可以这样!

2021-11-03 17:03来源:德和盛电气DEHN关键词:德和盛电气风电防雷风电企业收藏点赞

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在世界范围内,可再生能源上网电价的降低对陆上和海上风电行业都造成了越来越大的压力。由于回报率较低,因此风力发电机的高投资成本必须在几年内分摊,即停机时间和维修成本必须最小化。

为了提高运行效率,必须降低运行和维护成本,即应尽可能避免停机和维修成本。另一方面,由于风力发电机暴露在室外的位置及自身的高度,它们经常会被直击雷击中。为了避免与雷电有关的损坏和随后的电厂停运,必须根据IEC 61400-24对风机制定全面的防雷解决方案。

实时的电厂监控也有助于电厂的经济运行,传感器可以捕获操作数据和状态变化,这些信息对于预防性维修和维护计划是必要的。尤其是在海上风机中,务必始终了解风机的当前状态,尽量避免不必要的现场检查。

风机采用雷电监测系统(如DEHNdetect系统)就可以实现这一点。雷电对风机造成的损坏不一定会立即导致风机显现出故障,因此,雷击事件常常不易被察觉。特别是在上行闪电的情况下,初始连续电流可能只有几十或几百A,但这却可能是转子叶片接闪点熔化或主轴轴承损坏的主要原因。在这种情况下,风机如果带着这样的损伤持续运行,最终可能会导致非常严重的损害。

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DEHNdetect,迅速而可靠地了解每个闪电事件

之前的文章中我们已经介绍了满足风机雷电流精确测量的雷电监测系统应满足的要求条件。基于这些要求和条件DEHN推出了基于测量罗氏线圈的雷电监测系统DEHNdetect。

基于罗氏线圈的雷电监测系统中,罗氏线圈需要围绕着雷电流的载流导体,冲击电流产生的磁场在线圈中会产生一个与变化的电流成比例的电压,为了接收与电流i(t)成比例的测量信号,需要积分,积分最容易通过无源网络,例如RC元件。由于罗氏线圈是根据电磁感应定律进行工作的,即需要适当的电流变化,因此它们无法检测到纯直流电流。然而,为了能够准确的检测具有相对低电流变化率的连续电流,测量线圈的下限频率必须尽可能低。同时,罗氏线圈还需要不仅能够测量幅值200 kA以下并且电流变化率达到几十kA/μs的冲击电流,还需要能够测量di/dt只有几十 A的连续电流。

DEHNdetect系统提供了60A至250kA的测量范围,在该范围内,除冲击电流外,还可测量危险的长持续电流,即ICConly事件。为了实时了解雷电事件,可通过现有接口将监测数据集成到风力发电机的IT基础设施中。然后可以通过SCADA系统轻松读取和管理数据。如果无法直接集成,则可以将数据传输到云。在这个web应用程序中,可以详细评估当前雷电流。通过这种方式,系统操作员始终可以了解风机发生的所有雷电袭击事件,并可以将这些信息集成到您的维护和服务计划中。如果在使用过程中检测到轻微损坏并及时修理,就可以避免间接损坏、昂贵的维修费用和长时间停机。

01、模块化系统设计,实现最大灵活性

DEHNdetect雷电监测系统由以下几大部件组成:

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◆数据采集器

◆测量线圈

◆集线器

◆叶片监测装置

◆云平台(可选)

以上这些部件基于模块化原理进行设计,可以根据应用和监测信息的需要进行灵活搭配,因此有三种不同的配置方案可以采用。

基本版本:

系统由1个数据采集器+叶片监测装置组成

这个版本可以为客户提供如下信息:

1.每个雷击发生的时间

2.定位哪个叶片被雷电击中

中级版本:

系统由1个数据采集器+1套测量线圈+1个集线器组成

这个版本可以为客户提供如下信息:

1. 每个雷击发生的时间

2. 有关雷电流的参数(峰值电流、电荷量、上升时间、比能量)等的详细信息

完整版本:

系统由1个数据采集器+1套测量线圈+1个集线器组成+叶片监测装置

这个版本可以为客户提供如下信息:

1. 每个雷击发生的时间

2. 有关雷电流的参数(峰值电流、电荷量、上升时间、比能量)等的详细信息

3. 定位哪个叶片被雷电击中

02、易于安装,提高风机适配性,减少既有风机改造安装停机时长

DEHNdetect系统的安装十分方便,在各类型风机中具有很强的适配性。测量线圈可以根据风机结构设计和测量需要布置与风机轮毂内,轮毂与机舱过渡处,机舱与塔筒过渡处及塔筒底部,从而实现从只针对流经风机叶片的雷电流的监测到对流经风机整机的雷电流进行监测的目的。

叶片监测装置通常可以在叶根处快速方便地进行安装。由于使用了无线通信技术,与数据采集器的连接无需采用电缆连接,这大大简化了安装。

数据采集器和集线器体积很小,可以灵活的布置于轮毂柜,机舱柜和塔底柜内,也可使用独立的小型配电柜进行布置。

DEHNdetect系统收集的数据可以由风机控制器通过现有通讯接口进行查询,也可以直接发送到DEHNcloud云平台,用户通过登录该云平台进行查询。

通过这个DEHNdetect雷电监测系统客户将能收到有关雷电事件的所有必要信息,从而实现优化维护和服务操作,提高系统运维效率,实现可预测性维护。

除了适用于新装风机,对于已经安装到现场的既有风机,如果经常遭受雷电袭击,而导致风机的损坏和故障,那么安装雷电监测系统也很有必要。但是,在选择这样的系统时,最重要的是需要确保它们易于在现场进行改造安装。不同类型的风力发电机需要灵活的系统进行改装,系统必须实现安装的可能性和数据传输方式的灵活性。而DEHNdetect在这样的应用场景下,正体现出了它的模块化和灵活性优势。

总结

除了雷击和浪涌保护外,风机的雷电流监测系统是将操作和服务成本以及停机时间降至最低的重要组件。而为了确保实现这一目的,就必需捕捉所有雷电流,即要能捕捉至少200kA的冲击电流,同时也要能捕捉低于100A的连续电流。这是获取有关风机雷击事件的所有信息,并使用它来确定采取适当措施,从而对风机叶片进行可预测性维护的有效方法。

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投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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