ГОСТ Р 54418.24-2013 (МЭК 61400-24:2010) Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 24. Молниезащита
Приложение Е
(справочное)
Применение концепции зон молниезащиты (ЗМЗ) на ветроэнергетической установке
Е.1 Определение зон молниезащиты
Для разработки системы молниезащиты конструкции целесообразно разделить ее на зоны молниезащиты (ЗМЗ), в которых должна быть определена электромагнитная среда. В таблице Е.1 приведены определения зон молниезащиты.
Таблица Е.1 - Определение зон молниезащиты
Обозначение | Определение |
Внешние зоны | |
ЗМЗ 0 | Зона, в которой угроза появляется вследствие незатухающего электромагнитного поля молнии и в которой внутренние системы могут подвергаться воздействию полных или частичных выбросов тока молнии. |
ЗМ3 0 | - зона, в которой угроза появляется вследствие прямой вспышки молнии и полного электромагнитного поля молнии. Внутренние системы могут подвергаться воздействию полных или частичных выбросов тока молнии; |
ЗМЗ 0 | - зона, защищенная от прямых вспышек молнии, однако в ней угроза появляется вследствие полного электромагнитного поля молнии. Внутренние системы могут подвергаться воздействию частичных выбросов тока молнии |
Внутренние зоны | |
ЗМ3 1 | Зона, в которой выброс тока ограничивается перераспределением тока и УЗП на границе. Пространственное экранирование может ослабить электромагнитное поле молнии. |
ЗМЗ 2, ... n | Зона, в которой выброс тока может дополнительно ограничиваться перераспределением тока и добавочным УЗП на границе. Пространственное экранирование можно использовать дополнительно для дальнейшего ослабления электромагнитного поля молнии. |
Примечания | |
E.2 Зона ЗМЗ 0
Граница между зонами ЗМЗ 0 и ЗМЗ 0
может быть определена с помощью модели вращающейся сферы, как показано на рисунке Е.1. Области, отмеченные серым цветом - это зона ЗМЗ 0
, в которую молния не может попасть, а остальная часть поверхности ветроэнергетических установок - это зона ЗМЗ 0
. Места, которые сфера не может обкатить, защищены от прямого попаданиям молнии. Как показано на рисунке Е.1 молния может попасть на большую часть поверхности ветроэнергетических установок, следовательно, это области ЗМЗ 0
. Можно использовать также компьютерные модели. Эти модели в основном будут основаны на методе катящейся сферы. Внутренние системы зоны ЗМЗ 0
могут подвергаться воздействию частичных выбросов тока молнии.
Рисунок E.1 - Модель вращающейся сферы
С помощью средств воздушного перехвата (например, молниевые стержни), расположенных на задней кромке кожуха гондолы, зона ЗМЗ 0 может быть создана на вершине гондолы, что может защитить метеорологические инструменты от прямого попадания молнии. У основания ветроэнергетических установок также находится зона ЗМЗ 0
, в которой трансформаторный отсек, при его наличии, будет защищен от прямого попадания молнии.
Инструменты размещения воздушной системы перехвата вспышек (например, вращающаяся сфера, защитный угол и т.д.) не применяются к лопастям ветроэнергетических установок. Поэтому конструкция воздушной системы перехвата вспышек молнии должна быть проверена в соответствии с 8.2.3.
Е.3 Другие зоны
Граница между зонами ЗМЗ 0 или ЗМЗ 0
и ЗМЗ 1 может проходить по мачте или вершине кожуха гондолы, если есть металлический кожух или металлическая экранирующая сеть, достаточная для защиты элементов внутри (оптимальной является клетка Фарадея вокруг гондолы). В случае, когда кожух гондолы сделан из стеклопластика, рекомендуется, чтобы металлическая рама или обвязка была утоплена в кожух гондолы с целью получить, как минимум, во внутренней области зону 0
для защиты элементов гондолы от прямого попадания молнии или тока лидера без обратного удара молнии (рисунки Е.2 и Е.3). Она должна быть безупречно металлизирована с опорной плитой механического приводного механизма гондолы. В идеале металлическая сетка в кожухе из стеклопластика должна быть интегрирована в эту рамку для того, чтобы гондола определялась как зона ЗМЗ 1. Сетка с большим размером ячейки с размером отверстий до нескольких метров будет защищать гондолу от прямого попадания молнии и тока лидера без обратного удара молнии. Она будет лишь незначительно ослаблять магнитное и электрическое поля.
Рисунок Е.2 - Сетка с большим размером ячеек для гондолы с кожухом из стеклопластика
Рисунок Е.3 - Сетка с маленьким размером ячеек для гондолы с кожухом из стеклопластика
Сетка с маленьким размером ячеек будет также защищать от прямого попадания молнии и тока лидера без обратного удара молнии. В зависимости от размера ячейки и толщины сетки сетка может сильно ослаблять магнитное и электрическое поля. По правилу буравчика ослабление будет эффективным на расстоянии от сетки, равном размеру ячейки.
На рисунках Е.5 и Е.6 показано, как пространство ветроэнергетических установок может быть разделено на защитные зоны ЗМЗ 1 и ЗМЗ 2. Гондола (с сеткой в кожухе), мачта и трансформаторный отсек являются защитными зонами ЗМЗ 1. Механизмы внутри металлических отсеков в областях ЗМЗ 1 находятся в защитной зоне ЗМЗ 2 (см. примечание). Например, средства управления внутри отсека внутри металлической мачты находятся в ЗМЗ 2, а средства управления внутри металлических отсеков вне мачты расположены в зоне ЗМЗ 1 или ЗМЗ 2 (см. примечание 1 (таблица E.1).
Если мачта сделана из металлической трубы и между частями мачты существует электрическое соединение, ЗМЗ внутри мачты может быть определена как ЗМЗ 2. Стальная полая мачта является очень эффективной клеткой Фарадея. Очень чувствительное оборудование можно поместить в еще более защищенную зону ЗМЗ 3 на другом уровне металлических отсеков (примечание 1). Именно чувствительность элементов в данной зоне (т.е. выдерживаемые пределы) определяет уровень, до которого влияние молнии, такое как ток, напряжение, магнитное и электрическое поле должно быть уменьшено в этой зоне. Поэтому никакие конкретные значения тока, напряжения и электромагнитного поля не рекомендуются.