NBT310392012风力发电机组雷电防护系统技术规范

NBICS27.180F11备案号：37739-2012中华人民共和国能源行业标准NB/T31039—2012风力发电机组雷电防护系统技术规范Technicalspecificationforlightningprotectionsystemofwindturbine2012-10-29发布2013-03-01实施国家能源局发布NB/T31039—2012I目次前言··········································Ⅱ1范围·········································12规范性引用文件····································13术语和定义、符号···································24防雷的一般要求····································55风力发电机组组件的雷电防护······························86接地装置······································157人身防雷······································16附录A（资料性附录）风力发电机组雷害风险评估方法···················17附录B（资料性附录）叶片和其他风力发电机组部件试验方法················30附录C（资料性附录）风力发电机组的电涌保护器选择与安装················41图1风力发电机组雷电防护区（LPZ）的示意························7图2减少轴承雷电流措施的示意·····························12图3风力发电机组接地装置的连接····························15表1每种LPL对应的雷电流参数最大值··························5表2每种LPL雷电参数最小值······························6表3叶片接闪器、接收器、引下线的材料，形状及最小截面积················8表4金属框架条的形状及最小横截面厚度·························10NB/T31039—2012II前言本标准在编制过程中，主要参考了IEC61400-24：2010《风力发电机组第24部分雷电防护》。本标准侧重对风力发电机组雷电防护系统检查，因此着重于规定其雷电防护系统的最终要求。为提高本标准的可操作性和可检查性，鉴于风力发电机组雷电防护的特点，本标准强调主要从工程图纸与文件要求、试验以及责任分担这三个方面加以规定，以求最大限度地保证风电机组防雷措施的有效。本标准按GB/T1.1—2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构与编写》给出的规则起草。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由能源行业风电标准化技术委员会（NEA/TC1）归口。本标准负责起草单位：上海电器科学研究院、上海电科电器科技有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所。本标准参加起草单位：浙江运达风电股份有限公司、东方汽轮机有限公司、苏州电器科学研究所股份有限公司、德和盛电气（上海）有限公司、欧宝电气（深圳）有限公司、上海电气集团有限公司输配电分公司、湘潭电机股份有限公司、兰州兰电电机有限公司、永济新时速电机电器有限责任公司。本标准主要起草人：尹天文、王碧云、方晓燕、叶蜚誉。本标准参加起草人：许国东、杨娅曦、胡德霖、鲍建军、王爱华、缪勇、龙辛、曹立新、贺志学、梁利娟、唐晓峰、果岩。本标准为首次发布。NB/T31039—20121风力发电机组雷电防护系统技术规范1范围本标准规定了风力发电机组应有的雷电防护措施以及检测的相关要求。本标准适用于陆上使用、额定功率在600kW及以上的水平轴风力发电机组的雷电防护系统。其他的风力发电机组可参照本标准。本标准主要是针对风力发电机组本身，包括其与风电场集电系统连接部件在机组侧的雷电防护。2规范性引用文件下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB/T2900—2008电工术语GB11032—2010交流无间隙金属氧化物避雷器（IEC60099-4：2006，MOD）GB16895.22—2004建筑物电气装置第5-53部分：电气设备的选择和安装—隔离开关和控制设备第534节：过电压保护电器（IEC60364-5-53：2001，IDT）GB/T16927.1—2011高电压试验技术第1部分：一般试验要求（IEC60060-1：2006，MOD）GB18802.1—2011低压电涌保护器（SPD）第1部分：低压配电系统的电涌保护器性能要求和试验方法（IEC61643-1：2005，MOD）GB/T18802.21—2004低压电涌保护器第21部分：电信和信号网络的电涌保护器（SPD）——性能要求和试验方法（IEC61643-21：2000，IDT）GB/T18802.22—2008低压电涌保护器第22部分：电信和信号网络的电涌保护器（SPD）选择和使用导则（IEC61643-22：2004，IDT）GB/T21714.1—2008雷电防护第1部分：总则（IEC62305-1：2005，IDT）GB/T21714.2—2008雷电防护第2部分：风险管理（IEC62305-2：2005，IDT）GB/T21714.3—2008雷电防护第3部分：建筑物的物理损坏和生命危险（IEC62305-3：2006，IDT）GB/T21714.4—2008雷电防护第4部分：建筑物内电气和电子系统（IEC62305-4：2006，IDT）GB/Z25427—2010风力发电机组雷电防护（IEC/TR61400-24：2002，MOD）GB50057—2010建筑物防雷设计规范IEC/TS61400-23风力发电机转子叶片的全尺寸比例结构试验（Full-scalestructuraltestingofrotorblades）IEC61400-24：2010风轮机第24部分雷电防护（Windturbines-Part24：Lightningprotection）IEC62305-3雷电防护第3部分：对建筑物的物理损伤和寿命危害（Protectionagainstlightning-Part3:Physicaldamagetostructureandlifehazard）EN50164-1：2008雷电防护部件第1部分：连接件要求（LightningProtectionComponents（LPC）Part1:Requirementsforconnectioncomponents）NB/T31039—201223术语和定义、符号3.1术语和定义GB/T2900—2008、GB18802.1—2011、GB/T24714.3—2008、GB/Z25427—2010、GB50057—2010界定的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1.1雷电防护系统lightningprotectionsystem；LPS用于减少雷电闪击于建（构）筑物上或建（构）筑物附近造成的实体损害和人身伤亡的整个系统。注：雷电防护系统由接闪器、引下线和接地装置等部分构成，也包括由等电位连接和/或电气绝缘组成的防雷击危害措施，是综合雷电防护系统的基本部分。3.1.2雷电电磁脉冲lightningelectromagneticimpulse；LEMP雷电流经电阻、电感、电容耦合产生的电磁效应，包含闪电电涌和辐射电磁场。［GB50057—2010，定义2.0.25］3.1.3LEMP防护措施系统LEMPprotectionmeasuressystem；LPMS用来防护LEMP对电子电气设备和生命体危害的系统性措施，它是综合雷电防护系统的组成部分。3.1.4雷电防护水平lightningprotectionlevel；LPL用来设计雷电防护措施的一组带概率性的雷电流参数值，超过其中最大值或低于其中最小值的自然雷电流是一个低概率事件。它反映了防雷系统的防护效率。3.1.5雷电防护区lightningprotectionzone；LPZ划分雷击电磁环境强度的区。防雷区的分界面不一定要有实物界面，如不一定要有墙壁、地板或天花板作为分界面。注：LPZ建立后，其空间的LEMP强度应与该空间内的内部系统的冲击耐受水平相匹配。3.1.6接闪器air-terminationsystem雷电防护系统中用于拦截雷击的组成部分。注：由拦截闪击的接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及金属面、金属构件等组成。3.1.7电涌保护器surgeprotectivedevice；SPD用于限制瞬态过电压和泄放电涌电流的电器，它至少包含一非线性的元件。［GB18802.1—2011，定义3.1］3.1.8引下线down-conductorsystem用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体。［GB50057—2010，定义2.0.9］3.1.9接地体earthelectrode埋入土壤中或混凝土基础上作散流用的导体。［GB50057—2010，定义2.0.11］NB/T31039—201233.1.10接地装置earth-terminationsystem接地体和接地线的总合，用于传导雷电流并将其流散入大地。3.1.11基础接地极foundationearthelectrode指地基混凝土钢筋或预埋在建筑物混凝土中用作接地体的其他导体。［GB/T2714.3—2008，定义3.12］3.1.12雷电流lightningcurrent流经雷击点的电流。［GB/Z25427—2010，定义3.22］3.1.13雷电等电位连接lightningequipotentialbonding为减少雷电流引起的电位差，直接用短直导体或通过SPD把分离的金属部件连接到LPS上的一种防雷措施。3.1.14雷击lightningstroke对地雷闪中的单次放电。［GB/Z25427—2010，定义3.26］3.1.15LPS的自然部件naturalcomponentofLPS虽不是为防雷专门安装的导体部件，但在某些情况下，可起到LPS的一个或多个部件的作用。例如：自然接闪器，自然引下线和自然接地极等。3.1.16用Iimp测试的SPDSPDtestedwithIimp经受得起10/350μs典型波形的部分雷电流的电涌保护器，需要用Iimp电流做相应的冲击试验。注：对电力线路，合适的测试电流Iimp由GB18802.1—2011的Ⅰ类试验测试程序定义。3.1.17用In测试的SPDSPDtestedwithIn经受得起8/20μs典型波形的感应电涌电流的电涌保护器，需要用In电流做相应的冲击试验。注：对电力线路，合适的测试电流In由GB18802.1—2011的Ⅱ类试验测试程序定义。3.1.18比能量（W/R）specificenergy在整个雷击期间雷电流的二次方对时间的积分；它表示在单位电阻上雷电流能量的消散。［GB/Z25427—2010，定义3.38］3.1.19电涌surge由LEMP引起的，以过电压和/或过电流形态出现的瞬时波。注1：由LEMP引起的电涌可来自于（局部的）雷电流、设施内环路的感应效应，以及下级SPD的残余威胁。注2：也可能是由其他原因如开关操作或熔断器熔断引起的。3.1.20协调配合的SPD防护coordinatedSPDprotection一组经过适当选择、配合和安装，用于减少因雷击造成电气和电子系统失效的SPD防护。NB/T31039—201243.1.21雷暴日（Td）thunderstormdays一天中可听到一次以上的雷声则称一个雷暴日。可从等雷暴图获得的某地每年雷暴天数。3.1.22电压保护水平（Up）