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    風(fēng)力發(fā)電接地及等電位連接維修方案設計

    發(fā)布時(shí)間:2021-05-21  

    一、概述

    目前,風(fēng)力發(fā)電被稱(chēng)為明日世界的能源。由于它屬于可再生能源,為人與自然和諧發(fā)展提供了基礎。而且不像火電、核電、水電會(huì )造成環(huán)境問(wèn)題,所以符合社會(huì )可持續發(fā)展對能源的要求。所以,風(fēng)力發(fā)電已在我國達到了舉足輕重的地位。

    風(fēng)力發(fā)電是借助風(fēng)能動(dòng)力來(lái)發(fā)電的。為了有效利用風(fēng)能,通常風(fēng)力發(fā)電機位于周?chē)_(kāi)闊的疾風(fēng)區,隨著(zhù)風(fēng)力發(fā)電機組的單機容量越來(lái)越大,為了吸收更多風(fēng)能,風(fēng)機的高度必須隨著(zhù)葉片直徑增加而不斷升高,由于其高度遠高于周?chē)牡匦蔚匚?,再加上風(fēng)力發(fā)電機安裝地點(diǎn)土壤電阻率通常較高,非常容易遭受雷擊??梢哉f(shuō)雷擊已成為自然界中對風(fēng)力發(fā)電機組安全運行危害最大的自然災害,因此,加強風(fēng)力發(fā)電機組件防雷是極為重要的。

    1.風(fēng)力發(fā)電機的功能構成簡(jiǎn)介

    風(fēng)力發(fā)電機在設計中有不同的版本,例如有三漿葉、兩漿葉、甚至單漿葉的,對于國內現有的MW級的風(fēng)力發(fā)電機,大多是三漿葉的水平軸風(fēng)力發(fā)電機。主要由以下幾部分構成:

    機艙:機艙包容著(zhù)風(fēng)力發(fā)電機的關(guān)鍵設備,包括齒輪箱、發(fā)電機。維護人員可以通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機塔進(jìn)入機艙。機艙左端是風(fēng)力發(fā)電機轉子,即轉子葉片及軸。

    轉子葉片:捉獲風(fēng),并將風(fēng)力傳送到轉子軸心?,F代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機上,每個(gè)轉子葉片的測量長(cháng)度大約為20米,而且被設計得很象飛機的機翼。

    軸心:轉子軸心附著(zhù)在風(fēng)力發(fā)電機的低速軸上。

    低速軸:風(fēng)力發(fā)電機的低速軸將轉子軸心與齒輪箱連接在一起。在現代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機上,轉子轉速相當慢,大約為19至30轉每分鐘。軸中有用于液壓系統的導管,來(lái)激發(fā)空氣動(dòng)力閘的運行。

    齒輪箱:齒輪箱左邊是低速軸,它可以將高速軸的轉速提高至低速軸的50倍。

    高速軸及其機械閘:高速軸以1500轉每分鐘運轉,并驅動(dòng)發(fā)電機。它裝備有緊急機械閘,用于空氣動(dòng)力閘失效時(shí),或風(fēng)力發(fā)電機被維修時(shí)。

    發(fā)電機:通常被稱(chēng)為感應電機或異步發(fā)電機。在現代風(fēng)力發(fā)電機上,最大電力輸出通常為500至1500千瓦。

    偏航裝置:借助電動(dòng)機轉動(dòng)機艙,以使轉子正對著(zhù)風(fēng)。偏航裝置由電子控制器操作,電子控制器可以通過(guò)風(fēng)向標來(lái)感覺(jué)風(fēng)向。通常,在風(fēng)改變其方向時(shí),風(fēng)力發(fā)電機一次只會(huì )偏轉幾度。

    電子控制器:包含一臺不斷監控風(fēng)力發(fā)電機狀態(tài)的計算機,并控制偏航裝置。為防止任何故障(即齒輪箱或發(fā)電機的過(guò)熱),該控制器可以自動(dòng)停止風(fēng)力發(fā)電機的轉動(dòng),并通過(guò)電話(huà)調制解調器來(lái)呼叫風(fēng)力發(fā)電機操作員。

    液壓系統:用于重置風(fēng)力發(fā)電機的空氣動(dòng)力閘。

    冷卻元件:包含一個(gè)風(fēng)扇,用于冷卻發(fā)電機。此外,它包含一個(gè)油冷卻元件,用于冷卻齒輪箱內的油。一些風(fēng)力發(fā)電機具有水冷發(fā)電機。

    變壓器:對輸出的電能進(jìn)行變壓,以便傳輸和組網(wǎng)

    在機艙外殼有的風(fēng)力機上安裝有氣象探測設備,還有避雷短針對探測設備進(jìn)行防護。

    2. 風(fēng)力機接地及等電位連接

    接地系統能夠泄散和導走高頻和高能量的雷電流入地,防止風(fēng)力發(fā)電機受到損壞,此外還能保護人員和牲畜免于受到電擊,因此為風(fēng)力發(fā)電機建立一個(gè)有效的接地系統是十分重要的。塔基接地網(wǎng):可用40mm × 4mm扁鋼沿塔基外圍敷設環(huán)形水平接地體,同時(shí)打入準25的圓鋼作為垂直接地體,垂直接地體敷設的間距一般為接地體長(cháng)度的2倍,并將垂直接地體與水平接地體相連接共同組成接地網(wǎng)。塔身周邊每隔120度與接地網(wǎng)連接同時(shí)將塔身與塔基混凝土內的鋼筋連接。

    各部件之間的等電位連接:

    ①每臺風(fēng)力機都有一個(gè)獨立的變壓器,將變壓器高壓側和低壓側的接地端子排相互連接,高壓側的接地端子排為三相線(xiàn)的中性線(xiàn)端子排,變壓器高壓側的中性線(xiàn)端子最終連接到變壓器一次側的接地母排上,低壓側端子排可使用絕緣支架安裝在變壓器外殼上,但應將端子排與變壓器外殼相連接,或者去掉絕緣支架直接安裝在變壓器外殼上。

    ②底端控制箱位于塔身內,用外層絕緣的等電位連接線(xiàn)從控制箱外殼的頂端就近連接到塔身上。

    ③塔頂的控制箱內為可變間距控制器(VPC)也可以稱(chēng)作為偏航裝置控制器,VPC內的接地端子排與塔底端的控制箱內的接地端子排用下拉導線(xiàn)相連接。

    ④VPC箱體經(jīng)短、直的等電位連接帶跨過(guò)絕緣支架(起到隔振作用)與變速箱相連接。

    ⑤變壓器二次側接地排與底端控制箱接地線(xiàn)排相連接。

    ⑥發(fā)電機接地經(jīng)發(fā)電機接線(xiàn)箱和塔的中間部位用向下耷拉的導線(xiàn)連接。

    ⑦方艙上方的接閃器固定在方艙表面,位于發(fā)電機尾部附近,其引下線(xiàn)用下拉導線(xiàn)與塔中間部位連接,由于接閃器與發(fā)電機距離很近,為防止雷擊時(shí)反擊,應將發(fā)電機機艙與避雷針支架就近點(diǎn)相連接。

    二、設計依據及相關(guān)標準

    1)《風(fēng)力發(fā)電機組雷電防護系統技術(shù)規范(NB/T31039-2012)

    2)《風(fēng)力發(fā)電機組接地技術(shù)規范》(NB/T 31056-2014)

    3)《HZ2000風(fēng)力發(fā)電機組國華蘇步井風(fēng)場(chǎng)機組防雷優(yōu)化方案》

    4)《風(fēng)機、箱變聯(lián)合接地裝置特性參數測量導則》 DL/T475-2006

    5)《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》 GB50168-2006

    6)《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護和絕緣配合》 DL/T 620-1997

    7)《交流電氣裝置的風(fēng)機、箱變聯(lián)合接地》DL/T621-1997

    8)《風(fēng)力渦輪發(fā)電機系統–雷電防護》IEC TR 61400-24

    三、技術(shù)規范:

    3.1增加機艙罩銅帶與機架的連接點(diǎn)(新增兩個(gè)接地點(diǎn)): 

    1)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機機艙罩接地銅帶網(wǎng)如下圖所示,一共七處對接位置,其中上下瓣體對接 6 處,機艙罩前端 1 處安裝于機架上。


     

    2將機艙罩中部上下殼體露出的機艙罩銅編織帶連接點(diǎn)螺栓拆卸(拆卸時(shí)保存好螺栓組件,具體如下圖所示:

     

    3使用2根3.4m長(cháng)且兩端帶銅端子的1G70電纜,分別將2個(gè)銅帶一端固定在機架上,機架上的連接點(diǎn)需新鉆大小φ12的通孔2個(gè),電纜安裝前打磨干凈孔附近30mm 區油漆,1G70線(xiàn)纜連接緊固后做扭力標識,噴冷鋅噴劑;將2根電纜另外一端分別與機艙罩銅帶(拆卸處)對接,用原螺栓將機艙罩頂蓋銅帶、機艙罩下半體銅帶及1G70電纜固定在一起,螺栓緊固后做扭力標識,同時(shí)用黑色熱縮管吹縮連接處。

    4安裝完成后測試機艙罩銅帶連接處與機架間電阻小于240。

     

    3.2修改機艙罩尾部氣象站1G70 引下線(xiàn)連接位置增加兩根 1G70 電纜):

    (1) 將機艙罩尾部氣象站左右1G70接地電纜拆下,用原螺栓組件將機艙罩頂蓋銅帶、機艙罩下半體銅帶連接在一起,螺栓緊固后做扭力標識后吹黑色熱縮管,如下圖所示:

     

    2)將2根6米1G70電纜一端與氣象站接地螺栓連接(原安裝接地銅帶螺栓),連接前打磨螺栓周?chē)推幔庀笳局蔚装迓菟字車(chē)推幔?,螺栓緊固后做扭力標識,螺栓周?chē)鷩娎滗\噴劑。

    3在機艙罩隔板(左右兩側)上各配鉆1個(gè)Φ30通孔2個(gè),如圖所示。

    4)在機艙頂蓋尾部(左右兩側)加強筋側面上各安裝8個(gè)AD21.2固定架,均勻布置。如圖 5 所示。

    51G70電纜過(guò)機艙罩隔板處,10mm長(cháng)的SCM-07熱縮管包裹電纜,并用熱風(fēng)槍吹縮熱縮管。

    61G70電纜穿過(guò)機艙罩隔板后,沿著(zhù)加強筋上的AD21.2固定架布置,用CV300扎帶將電纜固定在固定架上,如圖 6 所示。

     

    (6) 在下圖位置處配鉆Φ12通孔,螺栓孔周?chē)?0mm油漆打磨干凈,將對接后的1G70電纜沿機艙罩加強筋布置,用M10*45的螺栓將銅帶固定在機架上,螺栓緊固后做紅色扭力標識,噴冷鋅噴劑?,F場(chǎng)可根據電纜的實(shí)際長(cháng)度,調整機架上的接地孔位。

     

    (7)電纜安裝完成后,用密封膠密封機艙罩隔板上的1G70電纜穿線(xiàn)孔位置,隔板的兩面都需密封。

    3.3 機艙等電位連接點(diǎn)接地線(xiàn)改造(更改原 PE 電纜機艙連接點(diǎn)):

    1)在機架位置下圖所示)Φ12通孔,打磨干凈螺栓孔周?chē)?0mm 油漆。

     

     

    2將原有的變流器網(wǎng)側接地排至塔基的PE線(xiàn)在距離變流器端2米處剪斷,斷口兩端分別壓接HZ240-12型電纜接頭,并用黃綠雙色熱縮管熱縮壓接位置。然后M10*45的螺栓將壓接好的電纜接頭固定在機架上,緊固螺栓后做紅色扭力標識, 噴冷鋅噴劑。 現場(chǎng)可根據電纜的實(shí)際長(cháng)度, 調整機架上的接地孔位。接地點(diǎn)將兩個(gè)接地線(xiàn)對接連接好。

    四、設備維護檢修

    一、設備維護檢修計劃是從保證安全生產(chǎn)出發(fā),對公司維護檢修任務(wù)的統籌預安排。檢修計劃中,要根據不同設備情況確定維護檢修方式、維護檢修內容、維護檢修工作量、維護檢修間隔期和維護檢修時(shí)間。設備檢修計劃從時(shí)間上劃分,有年度維護檢修計劃、半年維護檢修計劃和月度維護檢修計劃。

    4.1檢修標準項目的主要內容:

    1.廠(chǎng)家要求的項目。

    2.進(jìn)行較全面的檢查、清掃、測量和修理。

    3.進(jìn)行定期監測、試驗、校驗和鑒定。

    4.更換已到期的需要定期更換的零部件。

    5.技術(shù)監督規定進(jìn)行的一般性檢查工作。

    6.更改項目、安措反措、節能措施等。

    7.設備消缺。

    8.消除運行中發(fā)生的缺陷。

    9.重點(diǎn)清掃、檢查和處理易損、易磨部件,必要時(shí)進(jìn)行實(shí)測和試驗。

    10.機組輔助設備的檢修。

    4.2施工管理

    4.2.1維護檢修施工管理是設備全過(guò)程管理的重要組成部分,涵蓋了從檢修準備工作至竣工、投運的全過(guò)程。各單位應精心做好檢修施工管理工作,以達到預期的檢修效果和質(zhì)量目標。

    4.2.2維護檢修應嚴格按進(jìn)度計劃控制,各單位宜采用進(jìn)度表的方法來(lái)管理檢修的進(jìn)度。

    4.2.3維護檢修的準備工作、施工組織、質(zhì)量管理、基本目標應嚴格執行風(fēng)力發(fā)電,場(chǎng)檢修規程(DL/T797-2001)

    4.3檢修質(zhì)量管理

    4.3.1必須認真做好設備檢修的質(zhì)量管理工作,認真執行1S09000系列質(zhì)量管理標準。在嚴格驗收基礎上,特別應加強檢修過(guò)程中的質(zhì)量管理。

    4.3.2質(zhì)量管理是檢修管理工作的中心。應建立健全三級質(zhì)量監督和保證體系(包括人員、組織、資格保證、監督檢查制度、管理方法等),即班組、各專(zhuān)業(yè)、場(chǎng)部的三級體系。在檢修的全過(guò)程以及各個(gè)階段,按照“質(zhì)量管理環(huán)” (計劃-實(shí)施檢查--處理)的要求,不斷循環(huán)反復,提高質(zhì)量水平。

    1)檢修人員對作業(yè)質(zhì)量及測量的數據準確性負責,要堅持仔細檢查,認真測量,精心修理,保證檢修質(zhì)量。上一道工序要為下一道工序服務(wù),上一道工序質(zhì)量不合格,下一道工序有權拒絕接受。對影響質(zhì)量、控制進(jìn)度及整個(gè)工程的關(guān)鍵項目,生產(chǎn)部門(mén)領(lǐng)導和工程技術(shù)人員應直接掌握,逐日分析完成情況,并采取必要措施,保證其質(zhì)量。

    2)技術(shù)監督是保證設備檢修質(zhì)量的一個(gè)重要手段。專(zhuān)業(yè)監督人員要經(jīng)常深入現場(chǎng)檢查項目執行情況,查設備情況,查質(zhì)量驗收情況,并根據檢測結果及時(shí)擬定出專(zhuān)業(yè)技術(shù)監督的要求(計劃、取樣及檢查部位、時(shí)間及質(zhì)量要求),并會(huì )同各專(zhuān)業(yè)、班組有關(guān)人員對測試檢驗結果做判斷,提出要求及建議,經(jīng)生產(chǎn)負責人批準后由各專(zhuān)責具體落實(shí)。

    (3)質(zhì)量管理的關(guān)鍵是嚴格工藝要求,抓好班組、各專(zhuān)業(yè)、場(chǎng)部三級驗收。

    (4)大修后的總體驗收及整組試運行應由公司生產(chǎn)負責人主持,指定有關(guān)人員參加。根據質(zhì)量檢驗、分部運轉及現場(chǎng)檢查結果,決定起動(dòng)、整體試運行和報竣工時(shí)間。

    (5)檢修結束后,運行維護部應對檢修質(zhì)量、效益做出測試及評價(jià),并闡明是否達到預計目的、尚存在的問(wèn)題及擬采取的措施。

    4.3.3大修及更新改造工程中,確因工作難度大、專(zhuān)業(yè)性強或技術(shù)復雜等由外包單位進(jìn)行施工的,其外包項目的質(zhì)量監督和檢查驗收由本企業(yè)負責, 各專(zhuān)業(yè)有關(guān)質(zhì)量監督和保證的責任應在訂立合同同時(shí)列入條款中。

    4.4檢修總結

    4.4.1總結包括:已完成的檢修項目、未完成項目的進(jìn)度、效果評價(jià)、費用、全風(fēng)電場(chǎng)機組的健康狀況、好的經(jīng)驗、存在的問(wèn)題、建議等。

    4.4.2在檢修后,應對所檢修設備運行狀態(tài)進(jìn)行跟蹤,并對設備發(fā)生的問(wèn)題、原因進(jìn)行分析,同時(shí)對設備日常維護工作提出建議,總結經(jīng)驗教訓。

    4.4.3檢修中發(fā)現重大設備問(wèn)題,要立即向公司匯報并制定解決方案。

    4.4.4應對檢修中消耗的設備及材料進(jìn)行分析,并對備品配件定額進(jìn)行修訂。

    4.4.5維護檢修資料應整理歸檔。

    4.5檢修費用管理

    4.5.1要加強檢修費用的管理,公司應對各單位檢修費用使用情況進(jìn)行監督檢查。

    4.5.2應嚴格控制檢修費用使用額度,制定相應管理制度和考核辦法,嚴格考核。提高檢修費用的使用效益,禁止在設備材料采購過(guò)程中加價(jià),確保檢修費用不超支。

     

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