備案號：33850-2012DB42Designcodeforprotectionofwindpowerfarmagainstlightning湖北省質量技術監督局發布IDB42/T819—2012前言 12規范性引用文件 13術語和定義 14一般規定 25風力發電機組雷電防護措施 35.1葉片的防雷 35.2主軸和齒輪箱的防雷 45.3機艙的防雷 45.4塔架的防雷 45.5電氣與控制系統的防雷 46集電線路的雷電防護措施 47升壓變電站雷電防護措施 57.1直擊雷防護 57.2雷擊電磁脈沖的防護 58接地裝置 5附錄A(規范性附錄)風力發電機組年預計雷擊次數 7附錄B(規范性附錄)雷電防護區的劃分 8DB42/T819—2012本標準按GB/T1.1-2009《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫》給出的規則起草。本標準由湖北省氣象局提出并歸口。本標準由湖北省防雷中心負責起草。本標準起草人：黃克儉、王學良、李政、朱傳林、范宏飛、何兵、段振中、張科杰、江平、尹正旺、余田野、賀姍、邳瑩、王小飛。DB42/T819—20121風電場防雷設計規范本標準規定了風電場防雷設計的術語和定義、一般規定、風力發電機組雷電防護措施、集電線路雷電防護措施、變電站雷電防護措施和接地裝置。本標準適用于湖北省轄區陸地風電場的防雷設計。2規范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB16895.22建筑物電氣裝置第5-53部分：電氣設備的選擇和安裝-隔離開關和控制設備GB/T18802.12低壓配電系統的電涌保護器第12部分：選擇和使用原則GB/T18802.22低壓電涌保護器第22部分：電信和信號網絡的電涌保護器選擇和使用原則GBZ25427-2010風力發電機組雷電防護GB50057GB50217GB50343DL/T620DL/T621建筑物防雷設計規范電力工程電纜設計規范建筑物電子信息系統防雷技術規范交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合交流電氣裝置的接地3術語和定義GB50057中界定的及以下術語和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復列出了GB50057中的某些術語和定義。3.1風電場windpowerfarm在一定的地域范圍內，由風力發電機組及配套的輸變電設備、建筑設施等共同組成的集合體。3.2風力發電機組windturbine風力發電機組是將風能轉化為電能的裝置，包括風輪、發電機、電氣和控制系統等，其中風輪由葉片、輪轂、風輪軸、加固件等組成。DB42/T819—201223.3集電線路collectingpowerlines將風力發電機組發出的電能輸送至變電站的電力線路以及從風力發電機組到變電站的控制與信息系統線路。3.4有效高度effectiveheight風力發電機組葉片能達到的最高點，即輪轂的高度加上葉片的半徑。3.5雷擊電磁脈沖lightningelectromagneticimpulseLEMP雷電流經電阻、電感、電容耦合產生的電磁效應，它包含閃電電涌和輻射電磁場。[GB50057術語2.0.25]3.6防雷等電位連接equipotentialbonding將分開的諸金屬物體直接用連接導體或經電涌保護器等電位連接到防雷裝置以減小雷電流引發的[GB50057術語2.0.19]3.7接地裝置earth-terminationsystem接地體和接地線的總合。用于電力系統工作接地或傳導雷電流和故障電流并將其流散入大地。3.8電涌保護器surgeprotectivedeviceSPD用于限制瞬態過電壓和分泄電涌電流的器件。它至少含有一非線性元件。[GB50057術語2.0.29]3.9直擊雷directlightningflash閃擊直接擊于建（構）筑物、其他物體、大地或外部防雷裝置上，產生電效應、熱效應和機械力者。[GB50057術語2.0.13]4一般規定4.1在進行風電場防雷設計時，應依據當地的地理、地質、土壤、氣象、環境等因素和雷電活動規律，DB42/T819—20123結合風電場的性能特點進行系統設計，綜合防護。4.2在進行風電場防雷設計之前應進行雷擊風險評估。風電場的防雷設計、施工應與風電場的的建設同步進行。4.3風力發電機組的防雷類別劃分：預計雷擊次數大于等于0.05次/a的風力發電機組劃為二類防雷建(構)筑物；預計雷擊次數小于0.05次/a的風力發電機組劃為三類防雷建(構)筑物。4.4升壓變電站的防雷類別劃分：預計雷擊次數大于等于0.05次/a的升壓變電站劃為二類防雷建(構)筑物；預計雷擊次數小于0.05次/a的升壓變電站劃為三類防雷建(構)筑物。5風力發電機組雷電防護措施5.1葉片的防雷5.1.1非金屬的葉片應在其表面布設接閃器和引下導體，用于接閃器和引下導體的材料應能承受雷電流引起的電應力、熱應力和電動力，所用的最小材料尺寸應不小于表5-1給出的數據。5.1.2在葉片根部，引下線系統應連接在葉片的安裝法蘭或輪轂上。5.1.3固定在葉片上或葉片內部的傳感器導線應采用屏蔽電纜或敷設在金屬管內，其電纜屏蔽層或金屬管與引下導體作等電位連接。表5-1用于接閃器和引下導體的最小材料尺寸銅鋁DB42/T819—201245.2主軸和齒輪箱的防雷5.2.1應使用截面不小于50mm2銅質軟導線、銅質滑動觸點或相似的措施作為傳導跨過軸承的雷電流的通道。5.2.2為了減少雷電流通過軸承，宜在所有軸承、齒輪箱和高速軸與機艙底板之間加裝絕緣層，并在齒輪箱與發電機之間加裝絕緣聯軸器。5.3機艙的防雷5.3.1機艙的尾部應設立接閃桿，機艙罩和風速風向儀應在槳葉上的接閃器和引下導體與機艙尾部的接閃桿共同組成的接閃器的保護范圍之內。5.3.2應專設引下線連接機艙和塔架，機艙內除了需要絕緣隔離的設備外，其余所有設備均應與機艙底板作電氣連接。5.3.3如機艙為非金屬殼體，機艙內設備宜安裝在金屬框架內。5.4塔架的防雷5.4.1組成鋼制管狀塔架的塔筒的每兩段之間應可靠的電氣連接，在筒段圓周上應等距離布置多個跨接導體，其數量不得少于4處。跨接導體宜采用的截面不小于50mm2銅或熱鍍鋅鋼導體。5.4.2鋼制管狀塔架的底層塔筒與接地體的電氣連接應采用專用連接導體，設置數量應大于4處，連接導體宜采用截面積不小于50mm2的銅或熱鍍鋅鋼。5.5電氣與控制系統的防雷5.5.1風力發電機組內的電力和信號線路應分開布置，其信號線纜與電力線纜的凈距應符合GB50343中表5.3.3-2的要求。5.5.2風力發電機組內的信號線路應設置在金屬線槽或鋼管內，或采用屏蔽電纜。整個線路的屏蔽層應保持電氣連通，并在首尾兩端接地或等電位連接。5.5.3風力發電機組內的發電機、低壓開關裝置、變頻器、輔助變壓器和控制柜等設備應分別設置與電壓等級相適應的電源SPD，SPD的選擇與使用應符合GB16895.22、GB/T18802.12和GB50057中的相關規定。5.5.4信號線路宜采(改)用無金屬光纜。當采用金屬導線時，在信號線路的兩端應設置與信號線路相適配的信號SPD，SPD的選擇與使用應符合GB/T18802.22和GB50057的相關規定。5.5.5在升壓變壓器的高壓側應設置與之相適配的避雷器。5.5.6風力發電機中上下兩層的控制柜和同一層的控制柜之間應進行等電位連接。6集電線路的雷電防護措施6.1應按照雷擊風險評估給出的要求敷設或架設集電線路的電力線路。6.2集電線路中的電力線路采用電纜方式連接時，電纜應敷設在地下，并符合GB50217的相關規定。6.3集電線路中的電力線路采用架空線方式連接時，其線路架設應符合DL/T620中第6章的要求。6.4集電線路中的控制與信息系統線路應采用穿金屬管或使用屏蔽線纜埋地敷設，其線路兩端應設置與之相適配的信號SPD，SPD的選擇與使用應符合GB/T18802.22和GB50057的相關規定。DB42/T819—201257升壓變電站雷電防護措施7.1直擊雷防護7.1.1建筑物防直擊雷裝置應符合GB50057的要求。7.1.2110kV以及以上的變電站，宜將接閃桿(線)架設在配電裝置的架構上，裝設接閃桿(線)的配電架構應裝設輔助接地裝置，此接地裝置與變電站接地網的連接點離變壓器接地裝置與變電站接地網的連接點之間的距離不應小于15m。35kV以及以下的變電站，不應將接閃桿(線)裝設在配電架構上，以免出現反擊事故，應架設獨立接閃桿(線)。7.1.3獨立接閃桿(線)設置應符合DL/T620中7.1.6條的要求。7.1.4獨立接閃桿(線)與配電裝置帶電部分間的空氣中距離以及獨立接閃桿(線)的接地裝置與變電站接地網間的地中距離應符合DL/T620中7.1.11條的要求。7.2雷擊電磁脈沖的防護7.2.1220kV及以下的電壓等級變電站應在單獨運行的母線上都裝設避雷器，采用GIS的變電站應在每回線路的入口裝設避雷器。7.2.235kV及以上電壓等級變電站進線段采用電纜線路時，在電纜線與架空線連接處，應裝設一組避雷器保護，并且使避雷器的接地端與電纜的金屬外皮連接。7.2.3升壓變電站的變壓器防雷保護應符合DL/T620中7.3.5、7.3.6和7.3.8條的要求。8接地裝置8.1風力發電機組的防雷接地裝置應設置成環型并與鋼筋混凝土基礎連接，沖擊接地電阻不應大于10Ω。對于高土壤電阻率地區，沖擊接地電阻達不到要求時，當人工環型接地裝置滿足下列要求時，可不計及沖擊接地電阻：1)當土壤電阻率ρ大于800Ω·m時，第二類防雷風力發電機組的環型接地體所包圍的面積的等效圓半徑不應小于(ρ-550)/50。2)當土壤電阻率大于500Ω·m時，第三類防雷風力發電機組的環型接地體所包圍的面積的等效圓半徑不應小于5m。8.2人工環型接地裝置的水平接地體的埋設深度不應小于0.5m；垂直接地體應沿水平接地體均勻埋設，其長度宜為2.5m，垂直接地體的間距宜大于其長度的兩倍。接地體的材料、結構和最小截面應符合GB50057-2010中的表5.4.1的規定。8.3設置在塔外的升壓變壓器的接地裝置與風力發電機組的防雷接地裝置應進行等電位連接或與風力發電機組的防雷接地裝置共用同一接地體。8.4升壓變電站接地網的設置應符合DL/T621中第6章的要求，其接地電阻值應符合DL/T621中第5章的要求。8.5風力發電機組的工作接地電阻應滿足風機制造廠的要求，當工作接地電阻不能滿足要求時，可以將風力發電機組的每一組群內的各個接地網之間、風力發電機組組群接地網之間、風力發電機組組群接地網與升壓變電站接地網之間都連接起來，各地網間的連接帶不應少于兩條，并應使用不小于Φ16的鍍鋅圓鋼或相應規格的其他金屬材料進行連接，且連接帶的埋設深度不應小于0.5m。當接地網通過人行道下方時，應采取防止跨步電壓的措施。連接風力發電機組之間的水平接地體與電力系統電纜和(或)信號電纜宜埋設在同一地溝中。DB42/T819—201268.6各地網間的連接帶應設置測試井。DB42/T819—20127附錄A（規范性附錄）風力發電機組年預計雷擊次數附錄A.1給出了風力發電機組年預計雷擊次數的確定，A.2給出了雷擊大地的年平均密度的計算，A.3給出了等效面積的計算。A.1風力發電機組年預計雷擊次數的確定風力發電機組年預計雷擊次數應按下式確定：N=k×Ng×Ae.....................................................................(A.1)式中：N—風力發電機組年預計雷擊次數(次/a)；k—校正系數，在平地上安裝的風力發電機組取1；在山地或小山上安裝的風力發電機組取Ng—風力發電機所處地區雷擊大地的年平均密度(次/km2/a)；Ae—與風力發電機截收相同雷擊次數的等效面積(km2)。A.2雷擊大地的年平均密度的計算雷擊大地的年平均密度，首先應按當地氣象臺、站資料確定；若無此資料，可按下式計算。Ng=0.1×Td(次/km2/a)...................................................................(A.2)式中：Td—年平均雷暴日(d/a)，根據當地氣象臺、站資料確定。A.3等效面積的計算與風力發電機組截收相同雷擊次數的等效面積應為其實際平面積向外擴大后的面積。按葉片處于有效高度時的模型計算等效面積，其等效面積應為圓形，計算方法按下式計算。2-62)..................................................................(A.3)式中：H——為風力發電機組的有效高度(m)。DB42/T819—20128（規范性附錄）雷電防護區的劃分附錄B.1給出了雷電防護區劃分的原則，B.2給出了雷電防護區(LPZ)劃分標準，B.3給出了風力發電機組主要部位的雷電防護區。B.1雷電防護區劃分的原則應將風力發電機組需要保護的空間由外到內劃分為各雷電防護區(LPZ)，確定各LPZ空間的雷擊電磁脈沖強度，以采取相應的防護措施。B.2雷電防護區(LPZ)劃分標準——直擊雷非防護區(LPZ0A)：本區內的各類物體完全暴露在接閃器的保護范圍以外，都可能遭受到直接雷擊；本區內的電磁場未得到任何屏蔽衰減，屬完全暴露的不設防區?！睋衾追雷o區(LPZ0B)：本區內的各類物體處在外部防雷裝置接閃器保護范圍以內，應不可能遭受到大于所選滾球半徑對應的雷電流直接雷擊；但本區內的電磁場未得到任何屏蔽衰減，屬充分暴露的直擊雷防護區?！谝黄帘畏雷o區(LPZ1)：本區內的各類物體處不可能遭受到雷電流直接雷擊，流經各類導體的電流比LPZ0B區進