風力發(fā)電浪涌保護器選型綜合方案

風力發(fā)電是一種利用風能轉化為電能的可再生能源，具有清潔、環(huán)保、低碳的特點。然而，風力發(fā)電機組由于其高度、位置和結構等因素，也面臨著雷電和浪涌的威脅，可能導致設備損壞、故障甚至火災等嚴重后果。因此，合理選用和安裝地凱科技浪涌保護器（SPD）是保障風力發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行的重要措施。

風力發(fā)電浪涌保護器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，從而保護電氣設備免受浪涌電壓或浪涌電流的影響。浪涌保護器的選型需要綜合考慮被保護設備的特性、工作環(huán)境以及浪涌保護器本身的性能參數(shù)，選擇適合的浪涌保護器才能更好地保護電氣設備。

本文將介紹風力發(fā)電浪涌保護器的行業(yè)應用方案和相關國標，以供參考。

一、地凱科技風力發(fā)電浪涌保護器的原理和分類

浪涌保護器（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，從而保護電氣設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)的短時間內（一般小于1ms）電壓或電流的突變，其幅值遠高于正常工作電壓或電流，可能由雷電、開關操作、短路、負載變化等因素引起。浪涌電壓或浪涌電流會對電氣設備造成熱效應、電擊效應、介質擊穿效應等損壞，甚至引發(fā)火災和爆炸。

浪涌保護器的工作原理是利用其內部的非線性元件，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備的耐受水平以下，或將浪涌電壓或浪涌電流導入地面，保護電氣設備免受浪涌的損壞。

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

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

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

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

二、地凱科技風力發(fā)電浪涌保護器的行業(yè)應用方案

風力發(fā)電機組的雷電和浪涌保護需要遵循分級保護的原則，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器，以形成一個協(xié)調的保護系統(tǒng)。根據(jù)國際標準 IEC 61400-241 和國家標準 GB/T 19963-20112，風力發(fā)電機組的防雷區(qū)劃分和浪涌保護器的選型如下：

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器，即 T1 試驗的浪涌保護器，其沖擊電流 Iimp 應不小于 12.5 kA，保護水平 Up 應不大于 2.5 kV。

LPZ 0B：機艙、輪轂、塔筒等區(qū)域，受到雷電流的感應或傳導的影響，需要安裝二級浪涌保護器，即 T2 試驗的浪涌保護器，其最大放電電流 Imax 應不小于 40 kA，保護水平 Up 應不大于 1.8 kV。

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

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

除了電源系統(tǒng)的浪涌保護器外，風力發(fā)電機組的信號、數(shù)據(jù)、通訊等系統(tǒng)也需要安裝相應的浪涌保護器，以防止雷電電磁脈沖（LEMP）對敏感設備造成損壞。這些浪涌保護器的選型應根據(jù)被保護系統(tǒng)的電壓、電流、頻率、接口等參數(shù)進行選擇，保證浪涌保護器的匹配性和協(xié)調性。

三、風力發(fā)電浪涌保護器的相關國標

風力發(fā)電浪涌保護器的相關國標主要有以下幾個：

GB/T 19963-2011《風力發(fā)電機組 雷電保護》2：本標準規(guī)定了風力發(fā)電機組的雷電保護的一般原則、風險評估、防雷區(qū)劃分、防雷系統(tǒng)設計、浪涌保護器選型、安裝、檢測和維護等內容，是風力發(fā)電機組雷電保護的基本標準。

GB 50057-2010《建筑物防雷設計規(guī)范》：本標準規(guī)定了建筑物的防雷等級劃分、防雷系統(tǒng)的構成、防雷系統(tǒng)的設計、浪涌保護器的選型、安裝、檢測和維護等內容，是建筑物防雷設計的基本標準。

GB 50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》：本標準規(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)的構成、防雷系統(tǒng)的設計、浪涌保護器的選型、安裝、檢測和維護等內容，是建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術的基本標準。

GB/T 21431-2008《電涌保護器（SPD）》：本標準規(guī)定了電涌保護器的定義、分類、性能參數(shù)、試驗方法、標志、安裝、使用和維護等內容，是電涌保護器的產品標準。

GB/T 18802.1-2011《低壓電涌保護器 第1部分：性能要求和試驗方法》：本標準規(guī)定了低壓電涌保護器的性能要求和試驗方法，是低壓電涌保護器的技術標準。