База ГОСТовallgosts.ru » 27. ЭНЕРГЕТИКА И ТЕПЛОТЕХНИКА » 27.180. Энергетические системы ветровых турбин

ГОСТ Р 54418.24-2013 Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 24. Молниезащита

Обозначение: ГОСТ Р 54418.24-2013
Наименование: Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 24. Молниезащита
Статус: Действует

Дата введения: 07/01/2015
Дата отмены: -
Заменен на: -
Код ОКС: 27.180
Скачать PDF: ГОСТ Р 54418.24-2013 Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 24. Молниезащита.pdf
Скачать Word:ГОСТ Р 54418.24-2013 Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 24. Молниезащита.doc


Текст ГОСТ Р 54418.24-2013 Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 24. Молниезащита



ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО

ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ГОСТ Р 54418.24 —

2013
(МЭК 61400-24:2010)
Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика

УСТАНОВКИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ

Часть 24

Молниезащита

IEC 61400-24:2010

Wind turbine — Part 24: Lightning protection

(MOO)

Издание официальное

2015

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений» (ОАО«НИИЭС»)

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 330 «Процессы, оборудование и энергетические системы на основе возобновляемых источников энергии»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии отб сентября 2013 г. Nb 1049-ст

4    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 61400-24:2010 «Турбины ветровые. Часть 24. Защита от молнии» (IEC 61400-24:2010 «Wind turbine — Part 24: Lightning protection») путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей), которые выделены в тексте курсивом

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0—2012 (раздел 6). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования—на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

©Стандартинформ. 2015

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

I

ГОСТ Р 54418.24—2013

Содержание

1    Область применения....................................... 1

2    Нормативные ссылки..................................... 1

3    Термины и определения.................................. 2

4    Обозначения........................................... 6

5    Сокращения........................................... 8

6    Молниевая обстановка для ветроэнергепмескои установки.................... 8

6.1    Общие положения....................................... 8

6.2    Параметры тока молнии и уровни молниеэащиты (УМЗ).................... 8

7    Оценка воздействия молнии................................... 10

7.1    Общие положения....................................... 10

7.2    Оценка частоты влияния вспышек мо/ыии на ветроэнергетическую установку......... 10

7.3    Оценка риска повреждения.................................. 14

7.3.1    Основное уравнение................................... 14

7.3.2    Оценка элементов риска, связанного с попаданием вспышек молнии в ветроэнергетическую установку (S1)................................... 14

7.3.3    Оценка элемента риска, связанного с попаданием вспышек молнии в непосредственной

близи от ветроэнергетической установки (S2)...................... 14

7.3.4    Оценка элементов риска, связанных с попаданием вспышек молнии в служебную пинию,

подведенную к ветроэнергетической установке (S3)................... 14

7.3.5    Оценка элемента риска, связанного с попаданием вспышек молнии около служебной

линии, подведенной к ветроэнергетической установке (S4)............... 15

8    Молниезащита отдельных элементов ветроэнергетической установки............... 16

8.1    Общие положения...................................... 16

8.2    Лопасти............................................ 16

8.2.1    Общие положения.................................... 16

8.2.2    Требования........................................ 16

8.2.3    Проверка......................................... 16

8.2.4    Рассмотрение защитных мер.............................. 16

8.2.5    Методы испытаний.................................... 18

8.3    Гондола и другие элементы конструкции............................ 19

8.3.1    Общие положения.................................... 19

8.3.2    Ступица......................................... 19

8.3.3    Обтекатель ступицы................................... 19

8.3.4    Гондопа......................................... 20

8.3.5    Мачта.......................................... 20

8.3.6    Методы испытаний.................................... 21

8.4    Механический приводной механизм и система рыскания.................... 21

8.4.1    Общие положения.................................... 21

8.4.2    Подшипники....................................... 21

8.4.3    Гидравлические системы................................. 21

8.4.4    Искровые зазоры и скользящие контакты......................... 21

8.4.5    Испытания........................................ 22

8.5    Электрические низковольтные системы, а также электронные системы и установки....... 22

8.5.1    Общие положения.................................... 22

8.5.2    Меры защиты от электромагнитного импульса от грозовых разрядов........... 22

8.5.3    Зоны молниезащиты (ЗМЗ)............................... 23

8.5.4    Эквипотенциальная металлизация внутри ветроэнергетической установки........ 23

8.5.5    Экранирование и кабельная разводка.......................... 24

8.5.6    Согласованная защита УЗП............................... 24

8.5.7    Методы испытаний системы на устойчивость...................... 26

8.6    Электрические высоковольтные системы............................ 26

ГОСТ Р 54418.24—2013

9 Заземление ветроэнергетических установок и ветроэлектрических станций............

9.1    Общие положения......................................

9.1.1    Основные требования..................................

9.12 Заземляющие электродные установки.........................

9.1.3 Полное сопротивление системы заземления......................

9.2    Эквипотенциальная металлизация..............................

9.2.1    Общие положения...................................

9.2.2    Молниезащитная эквипотенциальная металлизация металлических установок......

9.2.3    СМ3 с элвктроизоляцией................................

9.3    Конструкционные элементы.................................

9.3.1    Общие положения...................................

9.3.2    Металлическая пустотелая мачта............................

9.3.3    Металлическая железобетонная мачта.........................

9.3.4    Решетчатая мачта...................................

9.3.5    Системы внутри мачты.................................

9.3.6    Бетонный фундамент..................................

9.3.7    Фундамент на скалистых участках...........................

9.3.8    Фундамент на металлических сваях..........................

9.3.9    Фундамент в прибрежной зоне.............................

9.4    Размеры электрода.....................................

9.5    Ветроэлектрические станции.................................

9.6    Исполнение и техобслуживание системы заземления.....................

10    Безопасность персонала....................................

11    Документация на систему молииеза щиты............................

11.1    Общие положения.....................................

11.2    Документация, необходимая во время анализа конструкции.................

11.2.1    Общая документация.................................

112.2    Документация на лопасти ротора...........................

112.3    Документация на механические системы.......................

11.2.4 Документация на электрические и электронные системы...............

112.5    Документация на системы заземления и металлизации................

112.6    Документация на системы молниезащиты корпуса гондолы, ступицы и мачты.....

11.3    Специальная информация о площадке...........................

11.4    Документация, предоставляемая для проведения проверок СМ3..............

11.5    Руководства........................................

12    Проверки системы мотиезащиты................................

12.1    Объем проверок......................................

12.2    Порядок проверок.....................................

122.1    Общие положения..................................

1222 Проверки во время изготовления ветроэнергетических установок...........

122.3    Проверки во время монтажа ветроэнергетических установок.............

122.4    Проверки во время ввода ветроэнергетической установки в эксплуатацию и периодические проверки...................................

122.5    Проверка после демонтажа и ремонта основных частей...............

12.3    Техобслуживание......................................

Приложение А (справочное) Воздействие молнии на ветроэнергетическую установку........

Приложение В (справочное) Оценка воздействия молнии......................

Приложение С (справочное) Методы защиты лопастей....................... 61

Приложение D (справочное) Технические требования к испытаниям................. 71

Приложение Е (справочное) Применение концепции зон молниезащиты (ЗМЗ) на ветроэнергетической установке.................................... 88

IV

ГОСТ Р 54418.24—2013

Приложение F (справочное) Выбор и установка согласованной защиты УЗП на ветроэнергетическом

установке...................................... 93

Приложение G (справочное) Дополнительные сведения по металлизации, экранированию и методам

установки...................................... 96

Приложение Н (справочное) Методы контроля для испытаний на устойчивость на системном уровне 100

Приложение I (справочное) Система заземления........................... 102

Приложение J (справочное) Пример определения точек измерения................. 106

Приложение К (справочное) Типичные вопросы о повреждении молнией.............. 110

Приложение L (справочное) Системы мониторинга.......................... 113

Приложением (справочное) Руководство для малых ветроэнергетических установок. Микровыработка ........................................ 114

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте................... 115

Библиография........................................... 117

V

ГОСТ Р 54418.24—2013

Введение

Целью настоящего стандарта является установление единообразия методов, обеспечивающих мол-ниезащкту ветроэнергетических установок. Данный стандарт разработан для использования:

•    изготовителем ветроэнергетических установок, для выполнения требований малниезащиты:

•    потребителем ветроэнергетических установок для анализа этих требований:

•    при анализе соответствия параметров ветроэнергетических установок требованиям молниезащиты. Настоящий стандарт является руководящим документом при проведении работ по молниезащите

ветроэнергетических установок. Данный стандарт должен использоваться при разработке, изготовлении, монтаже и эксплуатации ветроэнергетических установок. Рекомендованные в настоящем стандарте методы молниезащиты должны использоваться всеми заинтересованными сторонами для согласованного взаимодействия в части обеспечения требований по молниезащите.

VI

ГОСТ Р 54418.24—2013 (МЭК 61400—24:2010)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика УСТАНОВКИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ Часть 24 Молниезащита

Renewable power engineering. Wind power engineemg. Wind turbines. Part 24. Lightning protection

Дата введения —2015 — 07— 01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на молниезащиту ветроэнергетических установок (ВЭУ) и систем электропитания ВЭУ

Нормативные ссылочные документы, использованные в данном стандарте, являются групповыми стандартами по молниезащите, низковольтным и высоковольтным системам для оборудования и установок. а также по электромагнитной совместимости (ЭМС).

8 настоящем стандарте рассмотрена молниевая обстановка на территории, окружающей место установки ВЭУ. На основание полученных данных по молниевой обстановке приведена оценка рисков для ВЭУ. Определены требования по защите лопастей, других конструктивных элементов, а также электрических систем и систем управления от воздействия молнии. Рекомендованы методы испытаний для выполнения оценки устойчивости оборудования и элементов конструкции к воздействию ударов молнии и грозовых разрядов.

Приведена рекомендация по устройству системы молние защиты. выбору электрических промышленных устройств и устройств, обеспечивающих электромагнитную совместимость, включая заземление.

Предложены рекомендации по обеспечению безопасности персонала.

Приведены данные по статистике повреждений и отчетности.

2 Нормативные ссылки

8 настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 50532—93 Материалы элетроиэоляциониые твердые. Стандартные условия, устанавливаемые до и во время испытаний

ГОСТ Р 50571.4.44—2011 Электроустановки низковольтные. Часть 4-44. Требования по обеспечению безопасности. Защита от отклонений напряжения и электромагнитных помех

ГОСТ р 51317.4.5—99 Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к микро-секундным импульсным помехам большой энергии. Требования и методы исгытаний

ГОСТ Р 51992—2011 Устройства защиты от импульсных перенапряжений низковольтные. Часть 1. Устройства защиты от импульсных перенапряжений е низковольтных силовых распределительных системах. Технические требования и методы испытаний

ГОСТ Р 52725—2007 Ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока напряжением от 3 до 750 кВ. Общие технические условия

ГОСТ Р 53735.5—2009 Разрядники вентильные и ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Часть 5. Рекомендации по выбору и применению

Издание официальное

1

ГОСТ Р 54418.24— 2013

ГОСТ Р 54986—2012 Устройства защиты от импульсных перенапряжений низковольтные. Часть 21. Устройства защиты от импульсных перенапряжений в системах телекоммуникации и сигнализации (информационных системах). Требования к работоспособности и методы исгытаний

ГОСТ Р МЭК 60068—2 Испытания на воздействие внешних факторов

ГОСТ Р МЭК 60204-1—2007 Безопасность машин. Электрооборудование машин и механизмов. Часть 1. Общие требования

ГОСТ Р МЭК 60664.1—2012 Координация изоляции для оборудования в низковольтных системах. Часть 1. Принципы, требования и испытания

ГОСТРМЭК61643-12— 2011 Устройства защиты от импульсных перенапряжений низковольтные. Часть 12. Устройства защиты от импульсных перенапряжем»* в низковольтных силовых распределитель* ных системах. Принципы выбора и применения

ГОСТ Р МЭК 62305*1—2010 Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы

ГОСТ Р МЭК 62305*2—2010 Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 2. Оценка риска

ГОСТ 13526—79 Лаки и эмали электроизоляционные. Методы испытаний

Примечание — При погъэован»ы настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов а информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метролопы в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Националыъю стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждены настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дата датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дата ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета дан-юго изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    внешняя система молмиезащиты: Часть системы молниезащиты, состоящая из воздушной системы перехвата вспышек молнии, системы вертикальных молниеотводов и системы заземления.

Примечание — Вертикальный могьыеотвод может размещаться внутри лопастей ВЭУ.

3.2    внутренняя система молииезащиты: Часть системы молмиезащиты. состоящая из молние защити ой эквипотенциальной металлизации и/ипи электрической изоляции внешней системы молмиезащиты.

Примечание — Соблюдемте территориального разноса и уменьшение электромапеггного воздействия тока молнмн в конструкции, которую необходимо защитить, могут рассматриваться как части внутренней системы молмиезащиты.

3.3    воздушная система перехвата вспышек молнии: Часть внешней системы молииезащиты. использующая металлические элементы, такие как стержни, заземляющие провода или несущие тросы, предназначенные для перехвата вспышек молнии.

3.4    восходящая вспышка: Вспышка молнии, инициируемая восходящим лидером от заземленной конструкции до облака.

Примечание — Восходящая вспышка состоит из первого длинного удара молнии с или без многократных наложившиеся друг на друга коротких ударов. За одним или неосолькими короткими ударами может последовать длинный удар могмы.

3.5    вспышка молнии в землю: Электрический атмосферный разряд между небом и землей, состоящий из одного или нескольких ударов.

Примечание — Отрмцагельная естьшка уменьшает отрицательный разряд от грозовой тучи до эемгы. Положительная аспьижа приводит к переносу положительного заряда от грозовой тучи до земли.

3.6    вспышка молнии в конструкцию: Вспышка молнии, попадающая в конструкцию, которую необходимо защитить.

2

ГОСТ Р 54418.24—2013

3.7    выброс: Нестационарная волна, проявляющаяся в виде повышенного напряжения и/или тока, вызванного электромагнитными импульсами от грозовых разрядов.

Примечания

1    Выбросы, вызванные электромагнитами импугъсами от грозовых разрядов. могут возникнуть в резутъ-тате действия (неполных) токов молмы. индуктивных воздействий в замкнутых цепях установки, а также как остаточные выбросы маке устройстве заиыты от перекапрпкенпй.

2    Выбросы могут появиться из других источников, как например, при коммутационных передачах или работе предохранителей.

3.8    грозовые дни Количество грозовых дней в году, полученное с помощью иэокерауничесхих

карт.

3.9    длинный удар молнии: Часть вспышки молнии, которая соответствует непрерывному току.

Примечание — Продолжительность (временной промежуток, начиная через 10 % от ючала удара и заканчивая за 10 % до конца удара) непрерывного тока составляет обычю болев 2 мс и менее 1 с (см. рисунок А.4 (приложение А).

3.10    допустимый риск R,: Максимальное значение риска, которое может быть допустимым для защищаемой конструкции.

3.11    естественный элемент системы молииезащиты: Проводящий элемент, который был установлен не для молниезащиты и который может быть использован в дополнение к системе молниезащиты или в некоторых случаях может выполнять функцию одной или нескольких частей системы могыиезащиты.

Примечание — Примеры использования ддмюго термина включают:

•    естественны воздушый перехват всгьнивк магмы:

•    естественным вертикальный молниеотвод:

•    естественный заземляющий электрод.

3.12    заземляющий электрод: Часть или группа частей системы заземления, которая осуществляет прямой электрический контакт и уводит ток молнии в землю.

3.13    заземляющий электрод фундамента: Арматурная сталь фундамента или дополнительный молниеотвод, помещенный в бетонный фундамент конструкции, используемый е качестве заземляющего электрода.

3.14    заряд вспышки Qn„h: Интеграл во времени тока молнии при полной продолжительности вспышки молнии.

3.15    зона молниезащиты: ЗМЗ: Зона, а которой устанавливается электромагнитная защита от гро-эиоых раэридив.

Примечание — гранимы зоны молниезащиты необяэатегъно являются физическими границами (например, стены, пол и потолок).

3.16    количество опасных случаев из-за вспышек молнии 8 конструкции Ne: Расчетное среднее годовое количество опасных случаев из-за вспышек молнии в конструкции.

3.17    контактная шина: Шина, некоторой металлические установки, линии электропередачи, линии связи и другие кабели могут быть металлизированы с системой молииезащиты.

3.18    короткий удар молнии: Часть вспышки молнии, которая соответствует импульсному току.

Примечание — Продолжительность данного тока соответствует ереиени достижения половитой величины (12). обычно составляющему менее 2 мс (см. рисунок А.З (приложение А).

3.19    лидер: Высокотемпературный плазменный канал, который формируется при искровом пробое.

3.20    магнитный экран: Закрытый, металлический, сетчатый или сплошной экран, закрывающий конструкцию, которую необходимо защитить, или ее часть и используемый для снижения числа отказов электрических и электронных систем.

Примечание — Защитное действие мапмтного экрана обеспечивается благодаря оспаблето магнитного поля.

3.21    металлические установки: Металлические предметы в конструкции, которые могут образовывать путь тока молнии, такие как основание гондолы, лифтовые направляющие и тросы, лестницы, платформы и соответствующая арматура.

з

ГОСТ Р 54418.24— 2013

3.22    многократные удары молнии: Вспышка молнии, состоящая а среднем из трех-четырех уда-рое. Обычно временной интервал между ударами составляет около 50 мс.

Примечание — Были эафжсирооапл явления, включающие до нескольких десятков ударов мол»** с жтервалами между тми 10—250 мс.

3.23    молниезащита: Комплекс защитных устройств и мероприятий, предназначенных для обеспечения безопасности людей, предохранения зданий, сооружений, оборудования и материалов от возможных взрывов, загораний и разрушений, возникающих при разрядах молний.

3.24    молниезащитная эквипотенциальная металлизация: Металлизация с смете мой молние защиты отдельных металлических деталей путем прямых токопроводящих соединений или через устройства защиты от перенапряжений для уменьшения разности электрических потенциалов, вызванных током молнии.

3.25    нисходящая вспышка: Вспышка молнии, инициируемая нисходящим лидером от облака к земле.

Примечание — Нисходящая есгыижа состоит из первого короткого удара молим*, за которым могут последовать короткие удары. Нисходяиая вслькика может также включать в себя дтынный удар.

3.26    пиковое значение h Максимальное значение тока молнии.

3.27    площадь сбора вспышек молиии А„: Площадь земной поверхности, на которую приходится такая же годовая частота прямых вспышек молнии, что и на конструкцию.

3.28    приемник: Тил воздушного перехвата вспышек молнии на лопастях ветроэнергетических установок. например, разобщенные стойки из тонкостенных профилей, проходящие через поверхность лопасти. подсоединенную к системе вертикальных молниеотводов.

3.29    риск R: Величина вероятных среднегодовых потерь (человеческие жизни и имущество) вследствие молиии относительно общей стоимости (человеческие жизни и имущество) конструкции, которую необходимо защитить.

3.30    система вертикальных молниеотводов: Часть внешней системы молниезащиты. предназначенная для проведения тока молнии от воздушной системы перехвата вспышек молнии до системы заземления.

3.31    система заземления: Часть внешней системы молниезащиты. которая предназначена для проведения и увода тока молнии в землю.

3.32    система мер защиты от электромагнитных импульсов от грозовых разрядов: Полная система защитных мер для внутре»*их систем от электромагнитных импульсов от грозовых разрядов.

3.33    система молниезащиты: СМ3: полная система, используемая для уменьшения физических повреждений из-за ударов вспышек молнии в конструкцию.

Примечание — Она состоит из внешней и внутренней систем молниезащиты.

3.34    служебная линия: Линия электропитания или линия связи, подведенная к конструкции, которую необходимо защитить.

3.35    соединительный лидер: Лидер молнии, исходящий от конструкции вследствие реакции на внешнее электрическое поле, создаваемое либо находящимся сверху грозовым облаком, либо нисходящим лидером, приближающимся к конструкции.

3.36    согласованная защита УЗП: Комплект устройств защиты от перенапряжений, правильно отобранных. согласованных и установленных для снижения числа отказов электрических и электронных систем.

Примечание — Для соглэсоватя защиты УЗП долж»ы испогъэоеэтъся соедммтельные линии для осуществлена координации изолящм полных систем.

3.37    средняя скорость нарастания фронта тока короткого удара молиии: Средняя скорость изменения тока в промежутке времени ДГ = - f,

Примечание — Она выражается в виде разности Дг= tfij - /(<,) печений тока в начале и в комм данного промежутка времени, дело* тую на времвтой оттервал At » f2 - Г, (см. рисунок А.З).

3.38    территориальный разнос: Расстояние между двумя токопроводящими элементами, при котором не может появиться опасное искрение.

4

ГОСТ Р 54418.24—2013

3.39    ток молнии /: Ток 8 точке удара молнии.

3.40    точка контакта лидеров: Точка в воздушном промежутке между объектом испытаний и высоковольтным электродом, где встречаются положительный и отрицательный лидеры и образуется разряд.

3.41    точка удара молнии: Точка, в которой вспышка молнии ударяет землю или выступающий эле* мент (например, конструкцию, систему молниезащиты. служебную линию, дерево и т. п.)

Примечание — Всгыижа молнии мажет иметь нескогыо точек удара.

3.42    удар молнии: Одиночный разряд во вспышке молнии в землю.

3.43    удельная энергия W/R: Интеграл квадрата тока молнии по времени для полной продолжительности вспышки.

Примечание — Удегъная энергия представляет собой энергию, рассеянную при помощи тока магмы в удельном сопротивлении.

3.44    уровень защиты от напряжения UПараметр, характеризующий способность устройства защиты от перенапряжения ограничивать через свои терминалы напряжение, которое выбирается из перечня рекомендуемых номиналов. Даютая величина будет превышать самое высокое значение измеренных предельных напряжений.

3.45    условное полное сопротивление заземления: Отношение пиковых значений напряжения заземления и тока заземления, которые в большинстве случаев одновременно не появляются.

3.46    уровень молниезащиты: УМЗ: Число, относящееся к набору значений тока молнии, связанных с вероятностью, что соответствующие максимальные и минимальные расчетные параметры не будут превышены при молнии естественного происхождения.

Примечание — Уровень молниезащпы используется для разработки защитных мер е соответствен с набором значении тока молнии.

3.47    устройство защиты от перенапряжений ЗП: Устройство, предназначенное для ограничения переходных перенапряжений и отклонения выбросов тока. Оно содержит как минимум один нелинейный элемент.

Примечание — Для линий электропитания подходящей ислытэтегьный ток /1тр указывается е методе* испытаний класса I согласно ГОСТ Р 51992.

3.4В устройство защиты от перенапряжений, проверенное током 1^: Устройства защиты от перенапряжений, которые выдерживают неполный ток молнии с обычной формой кривой тока 10/350 тс. должны пройти импульсные испытания соответствующим током 11Ю0.

Примечание — Для лиыж электропитания подходящмй испытэтегъный ток /imp указывается е методике испытаний класса L

3.49    устройство защиты от перенапряжений, проверенное током

Устройства защиты от перенапряжений, которые выдерживают индуктированный выброс тока молнии с обычной формой кривой тока 8/20 рс и должны пройти импульсные испытания соответствующим током /п.

Примечание — Для лимит злвктрогытания подходящий испытательный ток /„ указывается в методике испытаний класса ■ согласно ГОСТ Р 51992.

3.50    частота вспышек молнии в землю N9: Количество вспышек молнии на квадратный километр за год в районе, где находится конструкция.

3.51    электромагнитный импульс от грозовых разрядов: Электромагнитное воздействие тока молнии.

Примечание — Он включает проведенное грозовое перенапряжемте, а также воздействие электромагнитного поля от иэлучемюго импульса.

3.52    эффективная высота Н: Высшая точка ветроэнергетической установки, до которой доходят лопасти. т.е. это высота ступицы гиъос радиус ротора.

3.53    эффективность перехвата: Вероятность, с которой воздушная система перехвата вспышек молнии системы молниезащиты перехватывает вспышку молнии.

5

ГОСТ Р 54418.24— 2013

4 Обозначения

Аз — площадь сбора вспышек молнии в обособленную конструкцию:

А — площадь сбора вспышек молнии в служебную линию:

А    — площадь сбора вспышек молнии около служебной линии:

Ап — площадь воздействия вспышек молнии около конструкции: с, — схрытая теплота плаележя:

с,    — общая стоимость конструкции в денежных единицах:

с. — теплоемкость;

С — средняя величина вероятных потерь;

С, — коэффициент окружающей среды:

Сд — коэффициент местонахождения:

с, —поправочный коэффициент для высоковольгиого/низкоеольтного трансформатора, находящегося на служебной пинии:

D1 — травмирование живых существ:

02 — физическое повреждение:

D3 — повреждение электрических и электронных устройств:

А    — коэффициент, увеличивающий убытки при наличии особой опасности.

/    —    тою

I    —    пиковый тою

1п    —    номинальный испытательный ток ток разряда;

/,    —    ток в защитной оболочке кабеля:

— импульсный испытательный ток;

<iM6t — производная тока по времени, средняя скорость нарастания;

dfdf — скорость нарастания тока между точками, соответствующими 30 % и 90 % пиковой амплитуды на переднем крае;

L* — ущерб, связанный с травмированием живых существ:

Lq — ущерб конструкции, связанный с физическим повреждением (вспышки молнии, попадающие в конструкцию);

Lq — ущерб, связанный с повреждением внутренних систем (вспышки молючи. попадающие в служебную линию);

£и — ущерб, связанный с повреждением внутренних систем (вспышки молнии около конструкции):

Ly — ущерб, связанный с травмированием живых существ (вспышки молнии, попадающие е служебную линию):

Ц, — ущерб конструкции, связанный с физическим повреждением (вспышки молнии, попадающие в служебную линию).

Lw — ущерб, связанный с повреждением внутренних систем (вспышки молнии, попадающие е служебную линию):

L, — ущерб вследствие травмирования из-за напряжения прикосновения и ступенчатого напряжения; Ц — ущерб вследствие физического повреждения;

L, — ущерб вследствие повреждения внутренних систем;

L, — размер ущерба для элемента х;

Ц    — ущерб, связанный с повреждением внутренних систем (вспышки молнии около служебной линии);

L1 — потеря человечеасой жизни из-за конструкции;

L2    — невыполнение обслуживания населения из-за конструкции;

L3 — ущерб культурному наследию из-за конструкции;

L4 — потеря экономической ценности из-за конструкции;

Пр — число возможных лиц. которым угрожает опасность (жертв);

А — количество человек, находящихся в конструкции и подвергающихся воздействию:

Nq — кол качество опасных случаев из-за вспышек молнии в конструкции в год;

Na — количество опасных случаев для элемента х в год:

N0 — количество вспышек молнии, попавших в конструкцию в год;

Ы. — количество вспышек молнии около конструкции в год.

N — количество вспышек молнии, лопавших в служебную линию в год;

Ы, — количество вспышек молнии около служебной линюч в год;

6

ГОСТ Р 54418.24—2013

N^,    — количество всгышек молнии, лопавших в конструкцию в конце «х» служебной линии в год:

N9 — частота ударов, уходящих в землю, в год;

РА — вероятность, что вспышки молнии, попадающие в конструкцию, приведут к электрическому удару живых существ:

Рв — вероятность, что вспышки молнии, попадающие в конструкцию, приведут к физическому повреждению:

Рс — вероятность повреждения внутренних систем вследствие вспышек молнии, попадающих в конструкцию;

PLO — вероятность, что вспышки молнии, попадающие в служебную линию, приведут к повреждению внутренних систем;

Ри — вероятность, что вспышки молнии около служебной линии приведут к повреждению внутренних систем:

Ры — вероятность, что вспышки молнии около конструкции приведут к повреждению внутренних систем:

РЪР0 — вероятность повреждения внутренних систем при использовании устройства защиты от перенапряжений:

Ри — вероятность, что вспышки молнии, попадающие в служебную линию, приведут к травмированию живых существ;

Pv — вероятность, что вспышки молнии, попадающие в служебную линию, приведут к физическому повреждению:

Ру — вероятность, что вспышки молнии, попадающие в служебную линию, приведут к повреждению внутренних систем:

Ря —вероятность повреждения для конструкции элемента;

Р2 — вероятность, что вспышки молнии около служебной линии приведут к повреждению внутренних систем:

га — коэффициент ослабления, связанный с типом верхнего слоя грунта;

г, — коэффициент, уменьшающий ущерб вследствие физического повреждения в зависимости от пожаростойкости:

г0 — коэффициент, уменьшающий ущерб вследствие физического повреждения в зависимости от принимаемых мер предосторожности;

ru — коэффициент, уменьшающий потери челоеечесхих жизней в зависимости от типа основания площадки:

R    — риск;

R    —радиус кв i и щейсм сферы.

R% — сопротивление защитной оболочки кабеля на единицу длины;

Rt    —допустимый рисх:

R,    — элемент рисках

S    —расстояние между заземляющими стержнями;

to — время в часах за год. в течение которого люди находятся в опасном месте:

Г или Т — время.

дт — време»*юй интервал:

Г, — временной параметр;

(cAg — продолжительность длинного удара молнии;

Г,,    — грозовые дни;

иа с    — падение напряжения на аноде или катоде:

Uc    — напряжение между защитной оболочкой кабеля и проводами:

Цу    — импульсное выдерживаемое напряжение;

Up — уроеею» защиты от напряжения:

О — заряд тока молнии;

Qaatt, — заряд тока вспышки;

Одмл — заряд тока короткого удара молнии:

OtAQ — заряд тока длинного удара молнии;

W/R — удельная энергия.

ZT — проходное полное сопротивление, а    —температурный коэффициент сопротивления (1/К);

7

ГОСТ Р 54418.24— 2013

у — плотность материала.

До — воздухопроницаемость (вакуум);

Ф — магнитный поток; р —сопротивление;

Pb — удельное омическое сопротивление при температуре окружающей среды; в —температура;

^ — начальная температура;

83 — температура плавления;

в, — температура окружающей среды.

5    Сокращения

ВЭУ — ветроэнергетическая установка;

ЭМС —электромагнитная совместимость;

СМ3 —система молниезащиты;

УМЗ —уровень мопниезащиты;

ЗМЗ —зона мопниезащиты;

УЗП —устройство защиты от перенапряжений;

33    — защитное заземление;

УЗС —устройство защиты от сеерхтокое;

ТО — техническое обслуживание.

6    Молниевая обстановка для ветроэнергетической установки

6.1    Общие положения

Молниевая обстановка для ВЭУ в зависимости от значений параметров тока молнии, которые необходимо использовать для расчета размеров, анализа и испытаний систем мопниезащиты. определяется в ГОСТ РМЭК 62305-1.

Содержательное описание такого явления как молния по отношению к ВЭУ приводится в приложении А.

6.2    Параметры тока молнии и уровни мопниезащиты (УМЗ)

8 настоящем стандарте приводятся четыре уровня мопниезащиты (I — (V). Для каждого уровня мол-ниезащиты установлен набор минимальных и максимальных значении параметров тока молнии.

Максимальные значения параметров тока молнии относительно уровня мопниезащиты I не будут превышены с вероятностью 99%. Максимальные значения параметров тока молнии относительно уровня мопниезащиты I снижаются до 75 % для уровня молниеэащиты II и до 50 % — для уровня мопниезащиты III и IV (линейное соотношение для /. О и dtidt. но квадратичное для W/R). Временные параметры неизменны.

Таблица 1 — Максимагъные качения параметров мотани в зависимости от уровня мопмеэащиты (таблица 5 в ГОСТ Р МЭК 62305-1)

Первый короткий положительный удар молнии

Уровень мопниезащиты

Параметры тока

Символ

Единмда

измерения

I

II

IV

ГЬжовым ток

/

кА

200

150

100

Заряд короткого удара могыии

Яиюп

Кл

100

75

50

Удельная энергия

W/R

Мгдж/Ом

10

5.6

2.5

Временные параметры

TJT2

рс/цс

10/350

8

ГОСТ Р 54418.24—2013

Окончание таблицы 1

Первый короткий отрицательный удар молнии

Уровень молниезащиты

Пиковый ток

1

кА

100

75

50

Средняя скорость нарастэмтя

difdt

кА/цс

100

75

50

Времежые параметры

Г,/Га

ЦС/рс

1/200

Последующий короткий удар молем

Уровень молниезащиты

Параметры тока

Символ

Едимща

измерения

I

II

IV

Пиковый ток

/

кА

50

37.5

25

Средняя скорость нараста»ыя

dUd(

кА/цс

200

150

100

Bpewoi ■ ыо параметры

Т,!Т2

МСфс

0.25/ 100

Длижый удар мол-ми

ypoooixj молниезащиты

Параметры тока

Символ

Единица

измерения

1

П

IV

Заряд длекюго удара молем

Кл

200

150

100

Временной параметр

Тилд

с

0.5

Вспышка молнии

Уровень молниезащиты

Параметры тока

Символ

Единеща

измерения

1

II

в

IV

Заряд вспышки

Orucn

Кл

300

225

150

*1 Дашяя форма яппм илппселуатся тгл.кг> дне рагматпа. я на дпя иглмт.-я мй

Максимальные значе»**я параметров тока молнии для различных уровней молниезащиты приводятся в таблице 1 и используются для проектирования элементов молниезащиты (например, поперечное сечение молниеотводов, толщина металлических пластин, допустимая токовая нагрузка УЗП, изоляция от опасного искрения), а также для определения параметров испытаний, моделирующих влияния молнии на такие элементы (см. приложение О).

Примечание — Для ВЭУ. установлениях е областях с большим количеством воздействий восходящих моххий. в частности 8 зимний период, может быть уместным повышение прочности воздушных систем перехвата вспышек мол him (например, приомыков) относитегъно заряда всгъшки до уровня молчие защиты выше уровня I. Qfetb = 300 Кл. Дапый параметр определяет износ (плавление) материалов и. следовагегъ-но. влияет на необходимость проведения техобслуживания воздушных систем перехвата вспышек молим*.

Используя минимальные значения амплитуды тока мо/ыии для разных УМЗ. вычисляют радиус катящейся сферы для определения зоны молниезащиты 0в. которая не подвергается касанию молнии. Минимальные значения параметров тока молнии вместе с соответствующим радиусом катящейся сферы приводятся в таблице 2. Они используются для размещения воздушной системы перехвата вспышек молнии, а также для определения зоны молниезащиты ЗМЗ 0^.

9

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Таблица 2 — Минимальные значения параметров тока молти и соответствующие радиусы катжцейся сферы в зависимости от уровня могмюэащиты (таблица 6 в ПОСТ Р МЭК 62305-1)

Критерт перехвата

Уровень мопниезэщиты

Символ

Единица

измерения

1

II

IV

Минимальный теговый ток

1

Э

5

10

16

Радиус катящейся сферы

г

м

20

30

45

60

7 Оценка воздействия молнии

7.1    Общие положения

ВЭУ представляют собой высотные комструхц»ы. которые подвержены частому воздействие молниевых ударов. Для ВЭУ необходимо использовать молниеэащиту как меру защиты от экономических убытков вследствие повреждения, от снижения дохода, как защиту от опасности для живых существ (главным образом, обслуживающего персонала) и как средство уменьшения объема необходимого техобслуживания.

При проектировании любой системы молкиезащиты необходимо учитывать опасность ударов молнии и/или поереждетя конструкции, для которой разрабатывается молниезащита. Повреждение молнией незащищенной ВЭУ может затронуть лопасти, механические детали, а также электросистемы и системы управления. Кроме того. люди, находящиеся на ВЭУ или рядом с ней. подвергаются опасности от ступенчатого напряжения/напряжения прикосновения или взрывов и пожаров вследствие вспышки молнии.

Задача любой системы молкиезащиты — уменьшить опасность до допустимого уровня /?т. Допустимый уровень опирается на допустимый рисх. если учитывается безопасность человека. Если риск ниже уровня, допустимого для человека, тогда необходимость в дальнейшей защите может исходить только из экономического анализа, который проводится путем оценки стоимости системы молниеэащиты по сравнению со стоимостью повреждения, которое она будет предотвращать.

При проектировании должен быть определен уровень допустимого риска. Характерное значение допустимого риска RT, когда вспышки молнии вызывают гибель людей или тяжелые травмы, составляет 10'5 год*1.

Рисх попадания вспышек молнии в любую конструкцию зависит от высоты конструкции, местности и уровня могмиввой активности в денном мосте. Риски, связанные с молнией, могут быть подробно рассмотрены в соответствии с ГОСТ Р МЭК 62305-2. Так как методики, представленные е указанном стандарте, чрезвычайно сложны, в настоящем стандарте приводится упрощенное руководство по оценке воздействия молнии на отдельные ВЭУ. а также распространение полученных результатов на группы ВЭУ и ветроэлектрические станции.

Информация о местных (розовых условиях должна быть собрана для всех площадок предполагаемого размещения ВЭУ (например, на высоких широтах, где зимняя молния может представлять особую угрозу).

Оцемса риска зависит от точности введенных в анализ данных, она никогда не будет более точной, чем данные, введенные в расчет. Оценка рисха является вероятностной характеристикой, данные о возникновении молнии являются статистическими средними значениями, а само возникновение молнии является случайным по своему характеру. Поэтому не следует ожидать очень точный краткосрочный прогноз количества случаев воздействия молнии на отдельные ВЭУ или ветроэлектрические станции. Оценка рисха дает возможность определить уровень снижения рисха при использовании молниеэащиты и позволяет сравнить риски для различных проектов ВЭС (см. приложение В).

7.2    Оценка частоты влияния вспышек молнии на ветроэнергетическую установку

Первый этап анализа риска возникновения молнии—оценка частоты попадания вспышек молнии в ВЭУ. 8 ГОСТ Р МЭК 62305-2 приводится руководство, как получить данную информацию. Для оцемси частоты попадания вспышек молнии в конструкцию необходим комплект данных, включающий частоту вспышек в землю (W9).

Примечание — Как правило, федерагъные организации, тэте как метеобюро. располагают такой информацией.

10

ГОСТ Р 54418.24—2013

Если нет данных о частоте вспышек молнии в землю, то их рекомендуется получить, используя следующую зависимость:

Ч-°-1 г*-    о)

где Ч — среднегодовая частота вспышек молнии в землю, юг2-год'’;

Та — количество грозовых дней в год. полученное при помощи кзокераумичесхих карт (обычно имеющихся е национальных метеостанциях), год*’.

Среднегодовое количество опасных явлений для ВЭУ можно разделить на следующие группы:

•    Nq — частота попадания вспышек молнии в ВЭУ. год'*:

•    4i — частота попадания вспышек молнии около ВЭУ (в пределах 250 м). год*':

•    Ч — частота попадания вспышек молнии в служебные линии, подвеоенные к ВЭУ. т. е. кабель электропитания и кабель связи, подведенные к ВЭУ. год-1;

•    N, — частота попадания вспышек молнии около служебных линий, подведенных к ВЭУ. т. е. кабель электропитания и кабель связи, подведенные к ВЭУ. год'1;

•    4>-ь — частота попадания вспышек молнии в ВЭУ или другую конструкцию на (другом) конце «Ь» служебных линий, подведенных к рассматриваемой ВЭУ. год-1.

Среднегодовую частоту попадания вспышек молнии е ВЭУ можно получить следующим образом

Nq - N9 Аз Са-1°**,    (2)

где Ай — площадь сбора »ыформации о частоте попадания вспышек молнии в конструкцию, и2.

С„ — коэффициент окружающей среды.

Подходящие значения: С„ -1 для ВЭУ. расположенных на равнинной местности. иСа = 2 для ВЭУ на возвышенности или горных хребтах.

Примечание

1    Для ВЭУ. расположи «шх в местах, часто поражаемых молниями в целом и зимними молниям* в частности. можно испогъэоеать более высокий коэффициент окружающей среды Са для учета восходящей молнии, возникающей в таких условиях.

2    Для ВЭУ. расположенных на прибрежной территории, можно использовать коэффициент окружающей

Св, равный 3 — 5. для получены реагъного расчета частоты касэтя молмгей.

Площадь сбора информации о частоте попадания вспышек молнии в конструкцию — это площадь земной поверхности, на которую приходится такая же годовая частота попадания вспышек молнии в землю. что и е конструкцию. Для изолированных конструкций соответствующая площадь сбора информации о частоте попадания вспышек мол нм* — это площадь, имеющая пограничную линию, полученную при пересечении линии земной поверхности и прямой линии под наклоном 1 :Э. проходящей через верхнюю точку конструкции (касаясь ее) и оборачивающейся вокруг нее.

Рекомендуется представлять все ВЭУ в виде высокой мачты высотой, равной высоте ступицы плюс один радиус еетроколеса. Данная рекомендация дается для ВЭУ с любым типом лопастей, включая лопасти. изготовленные исключительно из непроводящего материала, такого как стеклопластик.

На рисунке 1 показана площадь сбора информации о частоте попадания вспышек молнии для ВЭУ на равнинной местности. Это круг радиусом в три раза больше высоты ВЭУ.

Следовательно, при расчете годового количества попадания вспышек молнии е ВЭУ. расположенную на равнинной местности можно использовать следующее уравнение

Ч = Ч Аг юв = ч ■ Эх н2 • 10-*.    (3)

ШеН — высота ВЭУ. м.

Для более сложного рельефа местности целесообразно рассматривать эффективную высоту ВЭУ с учетом высоты нахождения ВЭУ. например, если она установлена на возвышенностях или хребтах (см. рисунок 2).

Кроме того, для ВЭУ могут представлять опасность вспышки молнии около ВЭУ:

Ч. = Ч <А»-А,са) 10-6.    (4)

где Д* — площадь сбора ударов молнии около конструкции, м2: т. е. это участок протяженностью 250 м.

При использовании для ВЭУ и служебных линий, подведенных к ней. соответствующей молниеэаши-ты можно предположить, что данная защита также включает защиту от повреждений ВЭУ при возникновении ударов молнии около ВЭУ и около служебных линий, подведенных к ней.

11

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Рисунок 1 — Площадь сбора ««формации о частоте попадания вспышек молнии а ВЭУ

Рисунок 2 — Эффективная высота (W) ВЭУ. расположенной на возаьаоетости

Большие ВЭУ обычно подсоединены к высоковольтному токоприемнику, а также к внешнему центру управления через линию связи, и на обе эти служебные линю* могут оказывать влияние вспышки молнии, попадающие в служебные линии или около них (см. рисунок 3). Если линия связи является волоконно-оптическим соединением (рекомендовано), то риск повреждения линии связи вследствие воздействия молнией можно не учитывать.

Количество вспышек молнии, попавших в служебную линию, подведенную к ВЭУ. можно вычислить по формуле

Ч = Са С, Ч» А,- КГ6.    (5)

Количество вспышек молнии около служебной гмнии (т.е. достаточно близко, чтобы повредить линию) можно вымелить по формуле

Ч * с. • с, • ч ■ 4 • 10**,    (6)

гае Qj — это коэффициент местонахождения:

1    — для равнинной местности.

2    —для холмистой местности:

12

ГОСТ Р 54418.24—2013

С„ — коэффициент окружающей среды, который равен 1 для сельской местности:

С[ — трансформаторный коэффициент.

А, — площадь сбора информации о частоте попадания вспышек молнии, попадающих е служебную линию, ы2 (см. таблицу 3):

Д — площадь сбора информации о частоте попадания вспышек молнии около служебной линии, м2 (см. таблицу 3).

Трансформаторный коэффициент равен -1. если нет трансформатора между точкой касания молнией и ВЭУ. и С, - 0.2. если такоеой имеется. Учитывая, что обычно высоковольтный трансформатор устанавливается на больших ВЭУ. для кабелей промежуточного напряжения, подсоединяющих ВЭУ к сети можно использовать С, - 0.2.

Примечание — Qj = 0 для подводящих служебных тыкий (подводных вьюокоеагъгных кабелей и кабелей связи).

Рисунок 3 — Площадь сбора информащм о частоте попадамя вспышек могмии. попадающих в ВЭУ высотой Нл и другую конструкцию высотой Hq. соединенную при помощи подземного кабеля домной Ц

Таблица 3 — Площади сбора информации о частоте попадания вспышек молмм Л, и А, для служебной лимм в зависимости от расположения — надземного или подземного

Ппощади сбора ударов могмии

Надммяоа положение

Подэемиое положете

А

(Ц-ЩНаь))6Ц:

(^-3(Н, + Нь)) Vp

А

1000 Lc

25 Le VP

Примечание — В настоящей табгыце ислогъзуются спедуюиме обозначения:

Ц. м —длина служебной линыи от ВЭУ до следующей конструкции на тыкии. Следует допускать максимать-нов змачоио Lc = 1000;

На, м —высота ВЭУ. подсоединемюй к концу «а» служебной /мши:

Нъ, м —высота ВЭУ (или другой яонструювм). подсоединенной к концу «Ь* служебной лмми;

Не. м — высота расположения могмиеотводов служебной лшми над землей;

р. Ом и — стабильность проводя им* свойств почвы, внутри которой проходит служебная пемя. Максимально допустимое значение р = 500 Ом-м.

13

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Вспышки молнии внутри узкой площади А, вдоль кабельной магистрали могут проникать и напрямую воздействовать на кабель, в то время как вспышки молнии внутри более широкой площади Д могут вызывать появление переходного напряжения и образование точечных пробоев в изоляции кабеля.

Примечание — На ВЭС площади сбора информацт о частоте вспышек молнии, попадающих в соседние ВЭУ. могут часто накладываться друг на друга. В таких случаях площади сбора жформашы о частоте попадания вспышек молнии следует просто поделить между ВЭУ в местах пересечения линий уклона, выходящих ю верхней точки ВЭУ.

7.3 Оценка риска повреждения

7.3.1 Основное уравнение

Риск повреждения вследствие попадания молнии в конструкцию 8ЭУ. а следовательно и риск финансовых потерь можно рассматривать как сумму множества элементов риска. Каждый элемент риска может быть выражен в виде следующего общего уравнения

RX = NX Рх Lx,    (7)

гае Nx—количество опасных явлений в год. год*1:

Р% — вероятность повреждения конструкции (функция различных мер защиты):

Lx — потери вследствие повреждения.

Данное основное уравнение должно использоваться для оценки риска повреждения на основе вероятности повреждений различных типов и потерь вследствие повреждения (см. приложение В).

Если вычисленный риск слишком высок, необходимо принять меры защиты для снижения риска ниже допустимого уровня Rj

Т.    (8)

Примечание — Допустимый риск Rr может быть установлен уполномоченными /ыцами.

7.3.2    Оценка элементов риска, связанного с попаданием вспышек молнии в ветроэнергетическую установку(S1)

Для оценки элементов рисха попадания вспышек молнии в ВЭУ используется следующее соотношение:

•    элемент, связанный с нанесением травм живым существам (D1)

«Л = N0 РА L*;    (9)

•    элемент, связанный с физическими повреждениями (D2)

^, = WU    РВ Ц;    (10)

•    элемент, с&язаиный с повреждением внутренних систем (03)

Rc = Nd    PcU-    (11)

Параметры для оценки этих элементов риска приведены в таблице 4.

7.3.3    Оценка элемента риска, связанного с попаданием вспышек молнии в непосредственной близи от ветроэнергетической установки (S2)

Для оценки элемента риска, связанного с попаданием вспышек молнии около ВЭУ. используется следующее соотношение

•    элемент, связанный с повреждением внутренних систем (03)

*м = WU    РмЛ-    (12)

Параметры для оценки этих элементов риска приведены в таблице 4.

7.3.4    Оценка элементов риска, связанных с попаданием вспышек молнии в служебную линию, подведенную к ветроэнергетической установке (S3)

Для оценки элементов рисха. связанных с попаданием вспышек молнии во входящую служебную линию, подведенную к ВЭУ. используется следующее соотношение:

•    элемент, связанный с травмированием живых существ (D1)

Ри-Lv'    (13)

•    элемент, связанный с физическими повреждениями (D2)

*,МЧ + *)-Р¥    (14)

14

ГОСТ Р 54418.24—2013

•    элемент, связанный с повреждением внутренних систем (03)

= (Ч ♦ Ч>*> • Ч* LK.    (15)

Параметры для оценки этих элементов риска приведены в таблице 4.

7.3.5 Оценка элемента риска, связанного с попаданием вспышек молнии около служебной линии, подведенной к ветроэнергетической установке (S4)

Для оценки элемента риска, связанного с попаданием вспышек молнии около служебной линии, под» веденной к ВЭУ. используется следующее соотношение:

•    элемент, связанный с повреждением внутренних систем (03)

Rz - (Ч ♦ Ч) ■ Pz Lz.    (16)

Если (N, - Ч) * 0 при проведении данной оценки, то (Ч * Ч) - О-Параметры для оценки этих элементов риска приведены в таблице 4.

Таблица 4 — Параметры, имеющие отношение к оценке элементов риака для ВЭУ

Параметры

Сред*егодоео« количество опасна ж случаев юю вспышек молнии

Ч)- «W1

в ВЭУ

Чд.год-’

около ВЭУ

Ч- таг1

в служебную гынию. входящую в ВЭУ

Ч. гад-'

около служебной литы, входящей в ВЭУ

No.b, год"1

в конструкцмо на коше «Ь» служебной линии (см. рисунок 3)

Вероятность, что удар, попадаюимй в ВЭУ. приведет к

Ра

электрическому удару живых существ

Рв

физическому повреждению

Рс

повреждению внутроимх систем

Яврпвтыпго. чтп удвр псппп ВЭУ прималят к

Р*

повреждению внутреннее систем

Вероятность, что удар, попадающий в служебную пнчю. приведет с

Ри

травмированию живых существ

Pv

физическому повреждению

Р*

повреждению внутреннее систем

Вероятность, что удар около служебной гынне приведет к

Рг

повреждению внутренм«х систем

Убытки вследствие:

травмированы живых существ

Lgs Lvр- г, • Ьг ■ Ц

физического повреждения

tc = tM = U = t2 = ^

повреждения внутренних систем

Примечание — Величин* убытков L<: L^: коэффициентовгр. гл. г,, смокающих убытки, и коэффициента Л*, увели- моающего убытки, приводятся в приложении В.

15

ГОСТ Р 54418.24— 2013

8 Молниезащита отдельных элементов ветроэнергетической установки

8.1    Общие положения

Если не указано иначе вследствие проведенного анализа рисков, то все элементы должны быть защищены в соответствии с УМЗ-1.

Для соответствия срока службы, определенному в УМЗ. возможно потребуется проведение техобслуживания и проверок, которые могут быть различными в зависимости от местных условий. Требования к техобслуживанию и проверкам по системе молниезащиты. включая систему заземления, должны быть приведены в руководстве по эксплуатации и ТО. Методы проведения техобслуживания и проверок приводятся в разделе 12.

Примечание — При проведении подробного анализа рисков мажет выясниться что уровень защиты »ыже УМЗ-1 является экономически оптимальным для некоторых ВЭУ или ветроэлектрических станций, а то время как может быть предпочгитегъно устанавливать различные УМЗ. для различных элементов ВЭУ. например, лопасти могут иметь более высокий УМЗ. а другие части, ремонтопригодные или заменяемые по более юикой цене, могут иметь болев мчэкий уровень молниезащиты.

8.2    Лопасти

8.2.1    Общие положения

Лопасти ВЭУ наиболее подвержены воздействию молниевых разрядов. Они подвергаются полному воздействию электрических полей, вызванных процессом удара могыии, токов молнии, а также магнитных полей, вызванных токами молнии. Объяснение процесса удара молнии и соответствующий процесс переноса электрического разряда приведены в приложении А.

Лопасти ВЭУ. находациеся в зоне молниезащиты 0А по ГОСТ Р МЭК 62305-1. должны быть соответствующим образом защищены.

Основные положения касающиеся молниезащиты лопастей, приведены в приложении С.

8.2.2    Требования

Молниезащита должна быть достаточной для выдерживания лопастями ударов молнии с УМЗ-1 (если анализ рисков не показал, что уровень УМЗ-ll или УМЗ-HI является достаточным) без повреждений конструкции. которые бы привели к ослаблению функционирования лопасти.

Повреждения вследствие поражения молнией не должны приводить к потере работоспособности лопастей до следующего запланированного периода технического обслуживания и осмотра.

8.2.3    Проверка

Спллпбмпсть MYVtyt'MOA ГИГТМДЫ МППМИАЭЯИНГГЫ И ЙАртМКЯПКНЛГП МППМИАПТЙПЛа К ПАрАХЙЯТу ПОПЫ-

шек молнии и проведения тока молнии должна быть подтверждена одним из следующих методов:

а)    испытания высоким током и высоким напряжением в соответствии с 8-2.5;

б)    демонстрация сходства типа лопасти (конструкции) с проверенным ранее типом лопасти ил и же с типом лопасти, обладающим документально подтвержденной эффективной молниеэащитой:

в)    использование методов анализа, ранее проверенных путем сравнения с результатами испытаний или же со средствами защиты лопасти, которые имели удачный опыт эксплуатации.

Для проведения проверки на основе сходства в соответствии с б) лопасти должны иметь одинаковый состав материала, одинаковую систему молниезащиты и одинаковые конструктивные размеры. Значительные изменения, которые влияют на восприимчивость молнии, не допускаются без проверки. Однако проводить повторные оценки рисков, которые будут идентичны оценкам по ранее проверяемым конструкциям лопасти, не следует.

Производитель лопастей в сопроводительной документации на поставляемое оборудование должен указать, какой из вышеуказанных методов использован, и привести результаты проверки.

8.2.4    Рассмотрение защитных мер

8 следующих подпунктах описываются вопросы, которые являются важными для конструкции и объединения систем молниезащиты. имеющих отношение к лопасти.

8.2.4.1 Воздушная система молниезащиты

Воздушные системы молниезащиты размещаются на поверхностях лопасти в месте, где соединительные лидеры могут образоваться и привести к попаданиям вспышек молнии или пробоям, если нет воздушной системы перехвата вспышек молнии. Воздушные системы молниезащиты могут быть частью самой конструкции лопасти, элементами, добавленными к лопасти, или их объединением.

16

ГОСТ Р 54418.24—2013

Средства позиционирования воздушной системы мод пипа щиты (катящаяся сфера, защитный угол и т. п.) не применяются для лопастей ВЭУ. Поэтому конструкция воздушной системы мопниезащиты должна быть проверена в соответствии с8.2.3.

Примечание — В международной практике для более подробной информации по средствам поэман отрованмя воздушной системы мопниезащиты ВЭУ испогъзуют стандарт (1].

Производитель должен гарантировать, что воздушная система мопниезащиты надлежащим образом зафиксирована в своем креплении, и спроектировать воздушную систему мопниезащиты таким образом, чтобы она могла выдержать предполагаемые воздействия ветра, влаги, частиц пыли и тл. В рамках данной проверки необходимо установить наличие элементов мопниезащиты в готовой лопасти до проведения испытания на выносливость и других механических испытаний.

Все внутренние части воздушной системы мопниезащиты. крепление устройств воздушного перехвата и соединения с вертикальным молниеотводом должны снижать риск получения внутренних разрядов (например, от стримеров и лидеров), образующихся в этих частях.

Производитель должен создать воздушную систему мопниезащиты таким образом, чтобы обслуживающий персонал мог отремонтировать и/м заменить ее части, поврежденные или изношенные вследствие воздействия молнии или других факторов окружающей среды. Устройства воздушной системы молниеза-щиты подвержены в процессе эксплуатации износу вследствие эрозии е местах прохождения «ножек» дуги молнии. Эрозия зависит от заряда, входящего через ножку (ножки) дуги молнии, а также материала поверхности и геометрии воздушной системы перехвата ударов молнии. Для лопастей, которые принимают большое количество ударов молм»м. может потребоваться с течением времени замена устройств воздушного перехвата ударов молнии. Срок службы воздушной системы мопниезащиты должен быть максимальным и обеспечен тщательным выбором ее материала и конструкции. Производитель должен предоставить руководство по проверке и обслуживанию воздушной системы перехвата ударов молнии.

Если воздушная система мопниезащиты имеет покрытие, то его работоспособность и ремонтопригодность в течение срока службы должны сохраняться. Рекомендуемые испытания для определения эффективности устройств воздушного перехвата ударов молнии приведены в приложении D.

Производитель должен определить способ регулярной проверки воздушных систем перехвата ударов молнии, чтобы установить и следить за расчетными сроками службы и периодичностью технического обслужиеамия/эамены.

Проверку эффективности воздушной системы мопниезащиты проводят согласно 8.2.3.

8.2.4.2 Система вертикальных молниеотводов и ее соединительные элементы

Система вертикальных молниеотводов и ее соединительные элементы являются системой для прохождения тока молнии от воздушной системы перехвата ударов молиии до его вывода на конце коме ля лопасти.

Соединения с системой вертикальных молниеотводов должны быть жесткими и постоянными и гарантированно обеспечивать устойчивость системы е целом к совместному электрическому, тепловому и электродинамическому воздействию тока молиии. Способность сметем мопниезащиты выдерживать механические нагрузки на лопасти должна быть проверена на основе соответствующих испытаний.

Примечание — В международной практике способность систем мопниезащиты выдерживать механические нагрузки на лопасти проверяется согласно стандарту [2].

Поперечное сечение вертикального молниеотвода и естественные токопроводящие части лопасти, используемые в качестве вертикального молниеотвода, должны обладать способностью проводить ток молнии в соответствии с выбранным УМЗ.

Примечание — В международной практика а большинстве случаев металлические молниеотводы должны быть выбран* в соответствии со стандартом [1).

Испытания элементов соединения должны проводиться без доведения до необходимого состояния/ старения. Контрольные уровни тока должны быть установлены в соответствии с первым коротким ударом молнии выбранного УМЗ. Если используются не жесткие соединения, такие как вращающиеся звенья, подшипники или искровые зазоры, то испытание также необходимо провести с наложением тока длинного удара молнии. Ес/ы существует несколько путей для прохождения тока молнии, то амплитуды испытательного тока для каждого пути могут быть вычислены е соответствии с распределением тока по путям.

Примечание — В международной практике — в соответствии со стандартом [3].

17

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Все внутренние части вертикального молниеотвода и элементов соединения должны минимизировать риск внутренних разрядов, образующихся из этих частей. Целью является воспрепятствование образованию электрических разрядов из каких-либо еще конструкций помимо внешней воздушной системы перехвата вспышек молнии, тем самым ограничивается риск формирования таких внутренних разрядов, пробивающих поверхность лопасти.

Вертикальные молниеотводы, установленные снаружи, определяются как воздушные системы перехвата вспышек молнии, следовательно, на них накладываются требования в соответствии с 82.4.1.

Производитель должен установить способ регулярной проверки любых частей системы вертикальных молниеотводов и ее соединительных элементов, которые могут износиться в процессе эксплуатации для того, чтобы следить за состоянием, расчетными сроками службы и периодичностью технического обслуживания этих частей.

Рекомендуемые испытания для определения характеристик вертикальных молниеотводов и совдите-тельных элементов описаны в приложении О.

Проверка системы вертикальных молниеотводов и ее соединительных элементов должна проводиться согласно 8.2.3.

8.2.4.3 Дополнительные токопроводящие элементы

8 случае присутствия в лопасти дополнительных токопроводящих элементов: токопроводящие конструкционные элементы, углеродный композиционный материл, балансиры, тормозные тросы концевой части лопасти, электрические кабели датчиков, сигнальные лампы и т. п., они. как правило, должны быть соединены проводниками с системой молниезащиты. Данные проводники должны проводить приходящуюся на них дотю (доли) тока молнии, а также предотвращать искрение между токопроводящими элементами.

Необходимость соединения металлическими проводниками указанных токопроводящих элементов лопасти друг с другом или с системой могыиезащиты должка быть установлена на основе испытаний в соответствии с УМЗ и/или выполнения соответствующего анализа.

Система с дополнитегъными токопроводящими элементами должна быть проверена испытанием высоким током е соответствии с 8.2.52.

Если молниеотводы в лопасти образуют пути для прохождения прямого тока, такие молниеотводы должны соединяться согласно ГОСТ Р МЭК 62305-1. при этом необходимо учесть воздействие на них электродинамических сил.

82.4.4 Воздействия электрических полей на конструкцию из композиционного материала

вследствие высокого расположения и незащищенности лопастей ВЭУ вся конструкция лопасти будет часто подвергаться воздействию высоких электрических полей в течение своего срока службы.

Высокие статические и переходные электрические поля создаются грозовыми облаками, воздействуя электрическим током на конструкцию лопасти.

Приближающиеся лидеры молнии подвергают конструкцию лопасти воздействию более высоких электрических полей. В обоих случаях электрические поля могут со временем ухудшить электроизоляционные свойства композиционных материалов. Поэтому системы мо/ыиезащиты должны быть разработаны исходя из принципов разработки высоковольтной изоляции.

8.2.5 Методы испытаний

Следующие методы испытаний используются для всей конструкции лопасти или ее частей, таких как концевые части лопасти ите многослойные образцы.

82.5.1 Испытания высоким напряжением

Эффективность перехватывания воздушных систем перехвата вспышек молнии на лопасти можно определить при помощи испытания на касание лидером, как описано в D.2.1 (приложение D).

Для разработки определенных деталей конструкции вокруг приемников на конце лопасти, боковых приемников и т.п. может оказаться полезным проведение испытания на приложение исходного лидера, отесанного в D.2.1 (приложение О).

Улучшить способность слоистого материала лопасти к повышению сопротивления внутренним разрядам и к предотвращению пробивания ими поверхности лопасти можно путем повышения у материала напряженности электрического поля при пробое. Напряженность электрического поля при пробое у изо ляционных композиционных материалов и слоев покрытия можно определить в соответствии с ГОСТ Р 50S32 (переменный ток) ГОСТ 13526 (покрытие}.

Примечание — В между*юродной практше при определении напряженности электрического поля при пробое также используют стандарты (4f. [5}.

18

ГОСТ Р 54418.24—2013

Когда на изоляционных поверхностях (стримеры, искрения на поверхности и т. п.) наблюдается электрическая активность, поверхность может испортиться вследствие действия блуждающего тока и электрической эрозии. Воздействия, связанные с влагой, могут изменить свойства изоляционных поверхностей в сторону более высокой токопроводности и поэтому повышать риск прямого касания молнией.

Примечание — В международной практике сопротивление действию блуждающего тока у различных материалов попасти и материалов покрькпия можно оценить и сравнить, используя стандарт (6).

8.2.5.2 Испытания высоким током

На воздушные системы перехвата всгышек молнии будет оказывать сильное воздействие заряд вспышки молнии (т. е. интеграл тока молнии по времени) — явление, которое можно оценить помощью испытания на физическое повреждение высоким током, описанного в 0.3 (приложение D).

Элементы соединений и части вертикального молниеотвода могут пройти испытание на физическое повреждение высоким током в соответствии с D.3 (приложение D) без доведения элементов до необходимого состоянияйларвния.

Формы кривой и уровни испытательного тока должны включать первый короткий удар молнии, а также. если необходимо, длинный удар молнии (непрерывный ток), установленные для выбранного УМЗ.

8.3 Гондола и другие элементы конструкции

8.3.1    Общие положения

Молниезащита гондолы и других элементов конструкции ВЭУ должна быть создана на основе самых больших металлических конструкций, по мере возможности, для воздушного перехвата ударов молнии, эквилотенциализации. экранирования и прохождения электрического тока к системе заземления. Дополнительные элементы молниезащиты. такие как воздушные системы перехвата ударов молнии для защиты метеорологических приборов и предупредительной световой сигнализации, расположенных на гондоле, а также вертикальные молниеотводы и элементы металлизации должны быть поделены на зоны молниезащиты — ЗМЗ (приложение Е).

Примечание — В международной практике элементы металлизации должны иметь размеры согласно стандарту (1}.

8.3.2    Ступица

Ступица больших ВЭУ представляет собой полую металлическую сферу диаметром два-три метра. Таким образом, сама толщина материала обеспечивает устойчивость конструкции ступицы к воздействию молнии. В большинстве случаев электрические системы, механические системы управления и приводы размещаются в ступице, а кабели выведены наружу из ступицы к лопастям и гондоле. Ступица должна быть заключена в клетку Фарадея, создающую магнитные экраны в отверстиях ступицы в сторону лопастей. передней части и гондолы (т.е. ступица должна быть определена как ЗМЗ). В большинстве случаев эти отверстия закрыты дисками с фланцами лопасти и фланцем главного вала, которые можно рассматривать как очень эффективные магнитные экраны. Когда отверстия закрыты магнитными экранами, как описано выше, для внутреннего помещения ступицы не требуется определенной молниезащиты. Молниезащита ступицы тогда сводится к эквипотенциальной металлизации и защите от переходного напряжения, когда имеются системы, расположенные снаружи ступицы, такие как приводные системы лопасти, а также электрические системы и система управления в ступице, соединенные с кабелями, выходящими наружу из ступицы.

8.3.3    Обтекатель ступицы

Обычно ступица имеет стекпоеопоконшй кожух, называемый обтекателем ступицы, который устанавливается на ступице и вращается вместе с ним. Т. к. модель вращающейся сферы будет всегда показывать. что существует вероятность касания молнией переднего фая обтекателя, то следует рассмотреть вопросы молниезащиты. В некоторых конструкциях ВЭУ электрические системы, механические системы управления и приводы также находятся с наружной стороны ступицы и имеют обтекатель. Такие системы должны быть экранированы от касания молнией с помощью воздушных систем перехвата вспышек молнии. Для случаев, когда под обтекателем не размещаются указанные системы, может оказаться целесообразным допущение риска пробивания обтекателя и отсутствие молниезащиты обтекателя. Однако в большинстве случаев простая и практичная молниезащита обтекателя может быть создана с помощью металлической опорной конструкции для обтекателя, выступающей в качестве воздушной системы перехвата вспышек молнии и соединения ее со ступщей.

19

ГОСТ Р 54418.24— 2013

8.3.4    Гондола

Конструкция гондолы должна быть частью системы молниеэащиты. Она должна гарантировать, что молния при касании гондолы коснется либо обычных металлических частей, способных выдержать нагрузку. либо воздушной системы молниезащиты. созданной специально для этой цели. Гондолы, имеющие кожух из стеклопластика или подобного материала, должны иметь воздушную систему молниезащиты и вертикальные молниеотводы, образующие клетку вокруг гондолы.

Воздушная система молниезащиты. включающая открытые проводники в этой клетке, должна выдерживать удары молнии, соответствующие выбранному УМЗ. Другие проводники в клетке Фарадея должны быть такого размера, чтобы выдержать часть токов молнии, которые будут на них воздействовать. Воздушные системы молниезащиты для защиты приборов и т. л., расположенных с наружной стороны гондолы, должны быть разработаны в соответствии с принятыми нормами, а вертикальные молниеотводы должны быть подсоединены к вышеуказанной клетке.

Примечание — В международной практике воздушные системы молниезащиты для защиты приборов разрабатывают согласно стандарту (1).

Металлическая сетка может быть использована для гондол с кожухом из стеклопластика для создания экрана от воздействия внешних электрических и магнитных полей, а также магнитных полей от токов, проходящих в сетке. Или же все цели внутри гондолы могут быть размещены внутри закрытых металлических трубопроводов или кабельных коробок и т. п. Система эквипотенциальной металлизации должна быть создана таким образом, чтобы она охватывала основные металлические конструкции внутри и на гондоле, как это требуется по электротехническим правилам и нормам. При этом она будет образовывать эффективную эквипотенциальную поверхность, к которой должны подходить все соединения заземления и эквипотенциальной металлизации

При касании молнией лопастей токи молнии должны по возможности проходить в вышеупомянутую клетку напрямую, полностью предотвращая, таким образом, прохождение тока молнии через подшипники механизма регулирования наклона лопасти и подшипники приводного механизма (см. 8.2 и 8.4 с рассмотрением защиты лопастей и подшипников). Обычно для увода токов молнии от подшипников используются различные типы щеточных систем. Однако эффективность таких отдельных щеток может быть низкой, т. к. очень трудно создать щеточные и заземляющие системы с сопротивлением, достаточно низким для значительного снижения тока, проходящего через главный вал и подшипники с низким сопротивлением к основанию гондолы.

Примечание — Корпус гондолы с таким магнитных экраном не будет способом создать защиту от воздействия магнитных попей, создаваоъмх токмч могмм. лроходяцмы внутри гондоты. а имоню а главном валу.

8.3.5    Мачта

Пустотелая стальная мачта, используемая для больших ВЭУ, обычно соответствует размерам, необходимым для вертикальных молниеотводов. Пустотелая стальная мачта может считаться клеткой Фарадея с практически идеальным электромагнитным экраном, т. к. электромагнитное поле является почти замкнутым в месте соедьыения с гондолой и на поверхности земли. Поэтому в большинстве случаев целесообразно обозначить внутреннюю часть мачты как зону моты иезащиты 3M31 или 3M32. Для того, чтобы мачта образовывала максимально замкнутое поле, по всей длине вдоль фланцев между частями мачты должен проходить прямой электрический контакт. Через мачту и все ее основные металлические части должен проходить защитный заземляющий провод и системы эквипотенциальной металлизации для создания наилучшей защиты, предоставляемой клеткой Фарадея. Что касается металлизации металлических конструкций и систем внутри мачты, таких как лестницы, провода и направляющие, то нужно руководствоваться 9.3.5.

Примечание — В международной практика используются указания по соответствию пустотелой стальной манты размерам, необходимым для вертикальных молниеотводов, приведенные в стандарте [1J.

Привод с гондолой обычно закрывается металлическими листами и заслонками, которые также могут служить в качестве электромагнитного экрана, закрывающего мачту (см. 8.4.2 с описанием молниезащиты подшипников механизма установки на ветер). Привод мачты и системы заземления описаны в разделе 9. Если мачта имеет конструкцию в виде клетки Фарадея, то для содержимого мачты не требуется определенной молниезащиты. Молниезащита мачты тогда будет сводиться к эквипотенциальной металлизации и защите от переходного напряжения цепей электрических систем и систем управления, уходящих в другие ЗМЗ. такие как гондола и наружная часть мачты.

20

ГОСТ Р 54418.24—2013

Решетчатые ыачты обычно не считаются эффективной клеткой Фарадея, хотя внутри решетчатой мачты магнитное поле немного ослабевает, а ток молнии снижается. Целесообразно считать внутреннюю часть решетчатой мачты уровнем ЗМЗ О0. Вертикальное отведение молнии должно осуществляться через конструкционные элементы решетчатой мачты, которые должны в свою очередь соответствовать размерам, необходимым для вертикальных молниеотводов, с учетом перераспределения тока по параллельным путям. Оболочки кабелей е решетчатых мачтах во избежание пробоев кабельной изоляции рекомендуется металлизировать с мачтой через определенные интервалы, которые следует определить путем расчетов (см. ГОСТ Р МЭК 62305—2 (приложение D)).

Примечание — В международной практике размеры вертикальных молниеотводов определяют согласно стандарту [1}.

В стальных железобетонных конструкциях арматура может использоваться для вертикального отведения молнии при помощи двух—четырех параллельных вертикальных соединений с достаточным поперечным сечением, которые соединяются горизонтально на вершине, в основании и через каждые 20 м между ними. Стальная арматура обеспечивает достаточно эффективное ослабление магнитного поля и уменьшение тока молнии внутри мачты, если выполмггъ металлизацию указанным выше образом.

8.3.6 Методы испытаний

Методы предварителышх испытаний включены в приложение О.

8.4 Механический приводной механизм и система рыскания

8.4.1    Общие положения

ВЭУ обычно имеет подшипники для обеспечения поворота лопастей, вращения главного вала, работы редуктора, генератора и системы установки на ветер.

Гидравлические или электрические привсдные системы используются для управления и функционирования основных элементов.

Подшипники и приводные системы имеют движущиеся части, соединяющие напрямую или не напрямую перемычками различные части ВЭУ. которые могут стать проводниками тока молнии.

Все подшипники и приводные системы, которые могут находиться на пути прохождения тока молнии, должны быть защищены для снижения уровня тока, проходящего через элемент, до допустимого уровня.

8.4.2    Подшипники

После попадай^ молнии в ВЭУ осмотреть подшипники и оценить их состояние невозможно, поэтому системы для защиты подшипников должны быть проворены и описаны в документации.

Защита может быть частью конструкции самого подшипника, или это может быть внешняя система, установленная параллельно подшипнику для обвода тока.

Если подшипники функционируют без защиты, то должно быть доказано, что подшипник может работать в течение всего расчетного срока службы после ожидаемого количества проведений тока молнии. Если подшипник не способен функционировать в течение всего расчетного срока службы, необходимо обеспечить его защиту (см. 8.4.4).

8.4.3    Гидравлические системы

Если гидравлические системы находятся на пути прохождения тока молнии, необходимо убедиться, что воздействие тока молнии не нанесет вред системе. При проектировании гидравлических систем необходимо учитывать риск протечек жидкости вследствие повреждения соединительных элементов и воспламенения гидравлического масла.

Защитные меры в виде скользящих контактов или металлиэациомных перемычек могут использоваться для направления тока е обход приводных цилиндров.

Гидравлические патрубки, подвергающиеся воздействию тока молнии, должны быть защищены от проникновения тока. Если гидравлические патрубки имеют механическую защитную оболочку, она должна быть металлизирована со стальной конструкцией оборудования на обоих концах патрубка. Также необходимо убедиться, что у защитной оболочки достаточное поперечное сечение для проведения части тока молнии. который может на них воздействовать.

Подобные меры можно использовать для охлаждающих систем.

8.4.4    Искровые зазоры и скользящие контакты

Для увода тока от подшипников и приводных систем следует рассмотреть использование искровых зазоров или скользящих контактов. Такие обводные системы, включая их соединительные провода, для достижения эффективности должш иметь моньшоо полное сопротивление, чем прямой естественный путь тока через конструкцию.

21

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Искровые зазоры и скользящие контакты должны быть способны проводить ток молнии, который может воздействовать на ВЭУ.

Искровые зазоры и скользящие контакты должны сохранять требуемые рабочие характеристики, несмотря на влияния внешней среды, такие как дождь, лед. загрязнение солью, пылью и т. п.

Если используются исхровые зазоры и скользящие контакты, то их следует рассматривать как изнашиваемые элементы, и интервалы между проведением техобслуживания необходимо рассчитать и задокументировать. Исхровые зазоры и скользящие контакты необходимо регулярно осматривать в соответствии с руководствами по ТО и эксплуатации.

8.4.5    Испытания

Все системы для защиты подшипников и приводных систем должны выполнять документально зафиксированные функции. Рекомендуется проводить испытания импульсным током, представляющим естественный ток молнии.

Рекомендуется проводить испытания импульсным током на полномасштабных объектах у которых важные элементы системы представлены в макете для испытаний.

Необходимо доказать, что защитная система способна выдержать разрушительное действие первого удара молнии вместе с током длинного удара молнии.

Если скользящие контакты используются как часть системы, то должны быть проведены механические испытания для подтверждения устойчивости системы, обращая особое внимание на изнашивание ион-такта из-за эрозии от тока молнии. Изнашивание должно быть незначительным для беспрепятственного функционирования между проведениями плановых ТО.

Испытания можно проводить на масштабных моделях, но в расчетах необходимо учитывать масштабные коэффициенты и воздействия.

Методы испытаний приведены в D.3.4 (приложение О).

8.5    Электрические низковольтные системы, а также электронные системы и установки

8.5.1    Общие положения

Настоящий раздел касается защиты электрических систем и систем управления ВЭУ от воздействия:

•    вспышек молнии, касающихся ВЭУ:

•    токов лидера, исходящих от ВЭУ:

•    непрямых вспышек молнии (т.е. воздействие через электромагнитный импульс от грозовых разрядов. который не воздействует на ВЭУ напрямую).

Примечания

1    Переходные перенапряжения и выбросы вследствие коммутациожых операций в электрических системах (коммутационшй электромагнитный импульс) должны такие учитываться. Однако это выходит за рамки гмстоящвго стандарта. Для получения общей ■■формасеч см. приложение Г. касающееся коымутещюипых перенапряжений. В 8.5.6.9 и F.7 приложения F приводится информация по выбору УЗП с учетом перенапряжет*, создаваемых внутри ВЭУ.

Все типы вспышек молнии образуют электромагнитные импульсы от грозовых разрядов.

2    Должны соблюдаться общие требоважя для электрического оборудованы установки, приведенные в ГОСТ Р МЭК 60204-1.

8.5.2    Меры защиты от электромагнитного импульса от грозовых разрядов

Электрические системы и системы управления подвергаются поереждетям при воздействии электромагнитного импульса от грозовых разрядов. Поэтому во избежание повреждения да* чих систем необходимо принять меры защиты от электромагнитного импульса от грозовых разрядов. Для эффективной защиты электрической системы и системы управления ВЭУ от электромагнитного импульса грозовых разряде» требуется систематический подход к представлению зон молниезащиты (ЗМЗ). Система мер защиты от электромагнитного импульса грозовых разрядов входит в общие положения представления зоны молиие-защиты для всей ВЭУ. описанного в 8.5.3. Примеры представления зон молниезащиты (ЗМЗ) для ВЭУ приводятся в приложении Е.

Примечание — В международной практике используется подход к представлению ЗМЗ согласно стандарту [7].

Производитель ВЭУ должен разработать систему мер защиты от электромагнитных импульсов грозовых разрядов для всей электрической системы.

Примечания

1 В международной практике производители ВЭУ разрабатывают систему мер защиты от электромагнитных импульсов грозовых разрядов согласно стандарту [7}.

22

ГОСТ Р 54418.24— 2013

2 Можно предположить, что эффективные меры защипы от электромагнитного импульса при воздействии грозовых разрядов также будут предоставлять эффективную защиту от воздействий непрямых вспышек молнии

Основные меры защиты в системе мер защиты от электромагнитных импульсов грозовых разрядов включают

•    металлизацию (см. 8.5.4);

•    магнитное и электрическое экранирование кабелей и кабельная разведка (при монтаже системы) (см. в.5.5):

•    согласованную защиту УЗЛ (см. 8.5.6):

•    заземление (см. раздел 9).

Дополнительною методы включают:

•    изоляцию, схемные решения, симметричные схемы, продольное полное сопротивление и т.п.

Что касается системы мер защиты от электромагнитных импульсов от грозовых разрядов, следую* щая основная информация должна быть представлена в документации (раздел 11):

•    определение УМЗ;

•    чертежи ВЭУ с указанием УМЗ и их границ:

•    электрические схемы с указанием УМЗ. экранов кабелей и точки металлизации экрана кабеля.

Примечание — В международной практике УМЗ определяется в соответствии со стандартом fl).

На рисунках Е.5 и Е.6 (приложение Е) приведены основные примеры лредстаелетя подобной информации в документации.

8.5.3    Зоны молниезащиты (ЗМЗ)

ВЭУ может быть поделена на физические области, которые примерно определяют уровень влияния вспышки молнии на элементы в данной зоне. Деление ВЭУ на зоны молниезащиты является средством для обеспечения систематической и достаточной защиты всех элементов ВЭУ. Эти зоны могшие за щиты (ЗМЗ) определяются е зависимости от того, есть ли вероятность прямого попадания молнии или нет. а также по величине тока молнии и соответствующих магнитных и электрических полей, ожидаемых в данной зоне (таблица Е.1 (приложение Е)). Способы молниезащиты применяются для гарантии того, что элементы, например, оборудование, электрические системы или системы управления, смогут выдержать влияние магнитных и электрических полей, а также ток молнии, который может войти в зону размещения элементов. Например, защита от перенапряжения необходима только для кабелей, идущих из одной зоны е зону с более чувствительными элементами (т. е. от меньшего номера УМЗ к большему номеру УМЗ). тогда как внутренние соединения в зоне могут быть не защищены.

Примечание — Более подробно данный подход описан в стандарте /7/ (раздел 4). а также в приложении Е.

Дальнейшее руководство по выполнению требований, приведенных е 8.5.3. приводится в приложении Е.

8.5.4    Эквипотенциальная металлизация внутри ветроэнергетической установки

Использован* внутри ВЭУ эквипотенциальной металлизации должно гарантировать, что потенциально опасное искрение не возникнет между токопроводящими частями ВЭУ. Данные эквипотенциальные соединения обеспечивают защиту от напряжения прикосновения и ступенчатого напряжения во время касания молнией. Эквипотенциальные соединения играют важную роль в снижении вероятности повреждения электрических систем и систем управления. Металлизациониые соединения с малым сопротивлением предотвращают опасную разность электрических потенциалов между оборудованием внутри ВЭУ.

Для достижения большей эффективности металлизация соединения должна быть максимально использована для больших металлических конструкций ВЭУ (т. е. главным образом для мачты, основания гондолы, рамы гондолы и ступицы). Такие металлизационные шины могут дополнитегъно снижать уровни магнитного поля, образующиеся вследствие молнии. Например, если металлизациониые соединения размещаются между металлическими платформами и стенкой мачты в несхольких местах, рассредоточенных вокруг природа платформы и мачты, то это приведет к образованию эффективного электромагнитного экранирования внутри мачты.

Большинство повреждений систем управления ВЭУ можно предотвратить при помощи эффективной металлизации и экранирования. Дальнейшее подробное рассмотрение металлизации, необходимой для ВЭУ. приводится в приложении G.

23

ГОСТ Р 54418.24— 2013

8.5.5    Экранирование и кабельная разводка

Экранирование—средство, при помощи которого ослабляется электромагнитное поле. Ослабление электромагнитных полей может существенно снизить уровни напряжений, наводимых на электрические цели.

Магнитное поле, образующееся внутри ЗМЗ вследствие воздействия вспышек молнии на конструкцию или близко к земле, может быть ослаблено только при помощи пространственного экранирования зоны молниезащиты. Перенапряжения, наводимые на систему управления через соединительные кабели, можно минимизировать либо путем пространственного экранирования, либо разводки кабелей и экранирования (например, экранированные кабели, металлизированные с обоих концов), или же при объединении этих методов.

Следует использовать магнитное экранирование и кабельную разводку в соответствии со стандартом [7] (раздел 4). а также соблюдать общие указания по установке с учетом требований электромагнитной совместимости, приведенных в стандарте (8).

Когда токи молнии проходят через ВЭУ. образуются большие магнитные поля. Если эти изменяющиеся магнитные поля проходят через замкнутую цель, образованную проводкой или же проводкой и конструкцией. они будут порождать выбросы напряжений и токов в этой замкнутой цепи. Величина выбросов зависит от скорости изменения магнитного поля и площади рассматриваемой цели. Разработчик должен учитывать величину наводимых напряжений и убедиться, что такие выбросы не превысят выдерживаемый уровень для кабельной сети и подключенного оборудования.

Использование экранирования и разводки кабелей необходимо обосновать при помощи анализа и/ или испытания.

Дальнейшее рассмотрение вопросов экранирования, необходимого для ВЭУ. приводится в приложении G.

8.5.6    Согласованная защита УЗП

8.5.6.1    Общие положения

Согласованная защита УЗП включает комплект устройств защиты от перенапряжений, правильно отобранных, согласованных и установленных для снижения числа отказов электрических и электронных систем.

Примечание — Для согласования устройств зашиты от перенапряжений должны использоваться соединительные гмми для согласования изоляции погыых систем.

Согласованная защита УЗП ограничивает влития грозовых перенапряжений и образующихся внутри коммутационных перенапряжем». Защита электрических систем и систем управления требует систематического подхода к согласованным УЗП. предназначенным для электрических низковольтных систем и систем управления. Рекомендации по согласованной защите УЗП в зоне ВЭУ приводятся в приложении F.

8.5.6.2    Местонахождение УЗП

По системе мер защиты от электромагнитных импульсов от грозовых разрядов УЗЛ должны размещаться на линейном входе е каждую ЗМЗ:

•    как можно ближе к границе ЗМЗ-1 необходимо установить УЗП. проверенные током /лр (испытание класса I) согласно классификации ГОСТ Р 51992;

•    как можно ближе к границе ЗМЗ-2 и выше и. если необходимо, как можно ближе к оборудованию, которое требует защиты, необходимо установить УЗП. проверенные током /„ (испытание класса II) согласно классификации ГОСТ Р 51992.

Примечание — Ест дгмна цели между УЗП и оборудовавшем спшком богъшая (т. е. обычю богьше 10 м), распространение выбросов может привести к появлению вибрации.

8.5.6.3    Выбор УЗП

Устройства защиты от перенапряжений, которые выдерживают неполный ток молнии с обычной формой кривой тока 10/350 рс. должны пройти импульсные испытания соответствующим током 1„0 Для линий электропитания подходящий испытательный ток /„э указывается е методике испытаний класса I согласно ГОСТ Р 51992.

Устройства защиты от перенапряжений, которые выдерживают индуктированные ударные токи молнии с обычной формой кривой тока 8/20 цс. должны пройти импульсные испытания соответствующим током /„. Для линий электропитания подходящий испытательный ток /г указывается в методике испытаний класса II согласно ГОСТ Р 51992.

24

ГОСТ Р 54418.24—2013

УЗЛ должны соответствовать требованиям:

•    ГОСТ Р 51992 относительно систем электропитания:

•    ГОСТ Р 54986 относительно систем связи и сигнализации.

8.5.6.4    Установка УЗП

Места установки УЗП должны быть показаны на чертежах и электрических схемах в соответствии с мерами защиты от электромагнитных импульсов от грозовых разрядов. Для УЗП. установленных на различных границах УЗП и возможных элементов защиты от перенапряжений, установленных внутри оборудования. должны соблюдаться требования по согласованию электроэнергии.

Примечания

1    УЗП должны устанавливаться в соответствии с правилами установки, проведенньали в ГОСТ Р 50571-4-44. ГОСТ Р МЖ 61643-12.

2    В международной практике также используются стандарты /9£ /10/.

Необходимо проанализировать согласование УЗП в электрических системах и системах управления. Документация должна еюючать достаточное количество информашм по поводу того, как осуществляется согласование УЗП.

Дальнейшие указания относительно металлизации (заземления) и кабельной разводки в электрических системах и системах управления, а также по монтажным работам даются в 8.5.4 и 8.5.5. примеры приводятся в приложении G.

8.5.6.5    воздействия окружающей среды

УЗП должны выдерживать внешние нагрузки, характерные для места установки, такие каю

•    температура окружающей среды;

•    влажность;

- коррозионно-активная атмосфера;

•    вибрационные и механические нагрузки.

8 зависимости от условий в месте установки внутри ВЭУ могут накладываться дополнительные и специальные требования на рабочие характеристики и установку УЗП. При необходимости производитель ВЭУ должен учитывать условия окружающей среды для конкретных мест установки, например, гондолы и ступицы.

8.5.6.6    Техобслуживание

Техобслуживание и замена УЗП должны проводиться в соответствии с планом техобслуживания.

УЗП должны устанавтваться таким образом, чтобы была возможность их осмотреть.

Примечание — Проиэеодотелвм УЗП должна быть представлена информация о продолжительности службы УЗП.

8.5.6.7    Контроль УЗП

Возможно возникнет необходимость осуществлять контроль за защитой критических элементов электрических систем и систем управления при помощи УЗП.

8.5.6.8    Выбор УЗП по уровню защиты (1/р) и устойчивости системы

Для того, чтобы определить необходимый уровень защиты Ц, в ЗМЗ. необходимо установить уровни устойчивости оборудования в ЗМЗ. например:

•    для линий электропитания и выводов оборудования в соответствии с ГОСТР51317.4.5иГОСТ РМЭК 60664-1;

•    для линий связи и выводов оборудования в соответствии с ГОСТ Р 51317.4.5:

•    для других линий и выводов оборудования в соответствии с информацией, полученной от производителя.

Производители электрических и электронных элементов должны предоставить необходимую информацию об уровне устойчивости согласно стандартам по ЭМС. В противном случае производитель ВЭУ должен провести испытания для определения уровня устойчивости.

От установленного уровня устойчивости элементов в ЗМЗ напрямую зависит необходимый уровень защиты, который должен быть обеспечен на границах ЗМЗ.

Устойчивость системы необходимо проверить, включая все установленные УЗП и оборудование для защиты, если возможно. Возможные методы испытаний описываются в приложении Н.

8.5.6.9    Перенапряжения, образующиеся внутри ветроэнергетических установок

Определенные требования могут накладываться на УЗП вследствие сильных изменений напряжения и временных перенапряжений в электрической системе ВЭУ. В таких случаях соответствующие части электрических систем и уровни напряжения. уровни тока и продолжительность должны быть у станов-

25

ГОСТ Р 54418.24— 2013

лены в ходе анализа и/или испыта»мя. и а зависимости от них должны быть выбраны УЗП. Примеры приведены в приложении F.

Должно быть представлено доказательство, что выбранные УЗП могут выдержать дан»ме уровни нагрузок.

8.5.6.10    Выбор УЗП относительно тока разряда 1„ и импульсного тока /,пр

Рекомендуется провести анализ распределения тока молнии внутри ВЭУ. На основании данных расчетов могут быть выбраны УЗП относительно тока разряда /а и импульсного тока 1тр

Примечание — В международной практика анализ распределения шока мопнии внутри ВЭУ проводят в соответствии со стандартом [7].

УЗП для цепей, подверженных значительному воздействию, возможно должны обладать более высокими скоростями по сравнению с уровнями, приведенными в стандарте [9]. или же такие цепи необходимо экранировать. Такие цегы. подверженные в значительной степени или высоким нагрузкам, или повторяющимся нагрузкам, должны быть установлены в ходе анализа. Если возможно, такие незащищенные цели в электрических системах и системах управления ВЭУ должны быть указаны производителем на электрических схемах. Подробная информация дается в приложении F.

8.5.6.11    Выбор УЗП относительно тока короткого замыкания, скорости прерывания остаточного тока и рабочего цикла (интервалов проведения техобслуживания) УЗП

Скорость выдерживаемого тока короткого замыкания для комбинации УЗП и устройства защиты от сверхтоков (УЗС). например, предохранителя, а также скорость прерывания остаточного тока у УЗП, как заявлено производителями УЗП. должны быть равны или выше максимального тока короткого замыкания, ожидаемого в точке установки. Кроме того, когда скорость прерывания остаточного тока заявлена для УЗП. она должна быть подтверждена либо расчетами, либо испытаниями, показывающими, что УЗС. установленные в конфетной цепи питания, не работают.

Примечание — Производитель УЗП может предоставить информацию о продолжительности службы УЗП.

8.5.6.12    Работа УЗП в случае воздействия множества вспышек молнии

Вследствие относительно высокой частоты вспышек молнии в ВЭУ и критическому характеру установки УЗП в ВЭУ УЗП должны выдерживать воздействия множества вспышек молнии.

8.5.7 Методы испытаний системы на устойчивость

Методы предварительных испытаний включены в приложение Н.

8.6 Электрические высоковольтные системы

Большие ВЭУ обычно подключены через еьюокоеопьтыый трансформатор к подземной еьюоковольт. ной кабельной системе, которая может подсоединять группу ВЭУ либо напрямую к сети, либо к трансформаторной подстанции, повышающей напряжение до уровня распределительной системы, например, при 132 кВ.

высоковольтный трансформатор ВЭУ может быть размещен на задней стенке гондолы, в нижней части мачты или рядом с мачтой ВЭУ.

Высоковольтные устройства защиты от перенапряжений обычно называют грозозащитными разрядниками. Применяемые для ВЭУ грозозащитные разрядники служат для защиты трансформатора и высоковольтной системы в целом от повышения электрическою потенциала земли вследствие токов молнии, проходящих через систему заземления, а также для защиты от неустановившихся напряжений, входящих в ВЭУ от высоковольтной кабельной системы снаружи ВЭУ. Необходимость а установке грозозащитных разрядников на высоковольтной стороне трансформатора следует проанализировать исходя из принципов ГОСТ Р МЭК 62305-2 (раздел 7 и приложение В).

Для оценки уровней не установившихся напряжений, идущих от высоковольтной кабельной системы снаружи ВЭУ. требуется специальное моделирование не установившихся напряжений в электрической сети.

Примечание — В международной прастике исследования проводятся в соответствм* со стандартом [11]. В случае, ест эти иссподооэтя не проводятся, то высок оеолыжне грозозащит жне разрядной рекомендуется использовать в качестве общей заделы.

Высоковольтные грозозащитные разрядники должны быть металлооксидными, без зазоров в соответствии с ГОСТ Р 52725, а выбраны и использованы а соответствии с ГОСТ Р 53735.5.

Высоковольтные грозозащитные разрядники предпочтительно размещать на выводах высоковольтного трансформатора, как показано на рисунке 4. обеспечивая, таким образом, максимальную защиту

26

ГОСТ Р 54418.24—2013

трансформатора. Допускается размещать грозозащитные разрядники на распределительном устройстве. Между разрядником и защищаемым элементом допускается расстояние 10—40 м а зависимости от уровня прочности изоляции элемента; если расстояние больше 40 м. то необходимо провести более детальный анализ и решить, например, могут ли разрядники в основании мачты обеспечить необходимую защиту для трансформатора, расположенного в гондоле. Если трансформатор размещается с наружной стороны мачты. то необходимо подсоединить систему заземления трансформатора к системе заземления ВЭУ, и желательно. если это будет одна система заземления.

Рисунок 4а — аомсронный генератор с беличьей клеткой

Рисунок 4 — Примеры размещения высоковольтных раэряднжое в двух типовых основных электричеооос цепях ВЭУ

УЗП на низковольтной стороне высоковольтного трансформатора, скорее всего, будут являться общей мерой защиты, в частности, если значительное неустаноеившееся напряжение может проходить через трансформатор от высоковольтной стороны, и в этом случае необходимо подобрать тип УЗП для трансформатора (например. УЗП с высокой способностью поглощать энергию). Переходная емкостная и индуктивная связь высоковольтной и низковольтной сторон трансформатора, и. следовательно, переход*» урозди. поступающие на низковольтную сторону, очень сильно зависят от конструкции трансформатора и. в частности. от заземляющего соединения обмотки низкого напряжения. Поэтому рекомендуется в качестве общей меры защиты устанавливать УЗП на низковольтной стороне трансформатора или же получить от производителя достаточно детализированную модель трансформатора для изучения переходных режимов и принятия решения о необходимости в установке УЗП на низковольтной стороне трансформатора.

Примечания

1    Должны соблюдаться общие требования для высоковольтных систем согласно стандарту (12).

2    Для получения более подробной информации о зависимости переходной емкостной и индуктивной связи высоковольтной и низковольтной сторон трансформатора и переходных уровней, поступающих на низковольтную сторону, от конструкции трансформатора и заземляющего соединения обмотки низкого напряжения следует обратиться к стандарту /13}.

27

ГОСТ Р 54418.24— 2013

9 Заземление ветроэнергетических установок и
ветроэлектрических станций

9.1    Общие положения

Для увода токов молнии и предотвращения повреждения ВЭУ необходимо использовать эффективную систему заземления для оборудования. Кроме того, система заземления должна защищать людей и осот от электрического удара. Когда происходит повреждение электрической сети, необходимо поддержать напряжение прикосновения и ступенчатое напряжение, а также повышение полного электрического потенциала земли на безопасном уровне до тех пор. пока защитные устройства не сработают и безопасно не прервут поток тока повреждения. Что касается вспышек молнии, система заземления должна уводить и проводить высокочастотный и высокоэнергетичесхий ток могыии в землю без каких-либо опасных тепловых и/или электродинамических воздействий.

8 целом рекомендуется устанавливать одну систему заземления для ВЭУ. которая будет использоваться для молниезащиты. а также для заземления системы электропитания. Кроме того, рекомендуется использовать металлические детали в конструкции фундамента в системе заземления, т. к. использование металлических деталей в больших конструкциях фундамента приведет к самому низкому возможному сопротивлению заземления, и т. к. попытка отделить систему заземления от металлических деталей фундамента приведет к появлению опасности для конструкции, в частности, для бетонного фундамента.

Что касается конструкции системы заземления по предотвращению напряжения прикосновения и ступенчатого напряжения вследствие неполадок в высоковольтных элементах, необходимо пользоваться электротехническими правилами и нормами по высокому напряжению и соответствующими государственными стандартами.

Примечание — В международной практике обеспечение безопасности персонале осуществляется е соответствии со стандартами (14J. (15J.

9.1.1    Основные требования

Система заземления ВЭУ должна обеспечить достаточную защиту от повреждений вследствие уда-рое молнии. Система заземления ВЭУ должде соответствовать уровню молниезащиты разработанной системы защиты ВЭУ.

Система заземления должна удовлетворять четырем основным техническим требованиям.

а)    обеспечение персональной безопасности относительно напряжения прикосновения и ступенчатого напряжемся, которые появляются во время замыканий на землю;

б)    предотвращение повреждения оборудования.

ы)выдерживание 1«яиивьиишмиирща<ньмичои(ИХнагрузок.китрыебуму| аизцвйС1ЬОыа1ы*иарамн короткого замыкания:

г) длительная достаточная механическая прочность и коррозийная стойкость.

9.1.2    Заземляющие электродные установки

Два основных типа заземляющих электродных установок, которые приводятся в настоящем стандарте. используются для ВЭУ:

•    установка типа А — данная установка не рекомендуется для ВЭУ. но может использоваться для малых сооружений (например, зданий, в которых находится измерительная аппаратура, или подсобных сооружений, которые подсоединены к еетроэлектричесхой станции). Заземляющие установки типа А имеют горизонтальные или вертикальные электроды, подключенные как минимум к двум вертикальном молниеотводам на конструкциях;

•    установка типа Б — данная установка рекомендуется для ВЭУ. Установка типа Б включает в себя либо внешний кольцевой заземляющий электрод, находящийся в контакте с землей на протяжении, как минимум. 80% от его общей длины, или заземляющий электрод фундамента. Кольцевые электроды или металлические детали в фундаменте должны быть подсоединены к конструкдои мачты.

Примечание — Информация по деум основным типам заземляющих электродных установок содержится в стандарте (If

9.1.3    Полное сопротивление системы заземления

Полное сопротивление системы заземления не влияет на эффективность воздушной системы перехвата вспышек молнии и системы вертикальных молниеотводов. Система заземления должна иметь наиболее низкий возможный уровень полного импульсного сопротивления для снижения перепада полного на

28

ГОСТ Р 54418.24—2013

пряжений (например, уменьшения повышения полного электрического потенциала земли), для снижения неполного тока молнии, идущего е служебные линии, соединяющие ВЭУ. а также для снижения риска выбрасывания искр на другие служебные линии вблизи системы заземления.

Глубина укладывания и тип заземляющих электродов должны сводить на минимум коррозионные воздействия, высыхание почвы и замораживание, и. следовательно, стабилизировать условное сопротивление заземления. Рекомендуется первый метр вертикальных заземляющих электродов не рассматривать в качестве эффективных электродов в условиях мороза.

Элементы системы заземления должны выдерживать токи молнии, а также токи повреждения системы питания. Это должно обеспечиваться за счет элементов системы заземления. Система заземления должна уводить ток молнии в землю без тепловых или электродинамических повреждений, а длина про* водников должна быть как можно меньше.

Примечание — В международной практике элементы системы заземления выбираются согласно стандарту /У/.

Дополнительная информация приводится в 1.1.2.2 (приложение I).

9.2 Эквипотенциальная металлизация

9.2.1    Общие положения

Эквипотенциальная металлизация обеспечивается путем соединения СМ3 с:

•    конструкционными металлическими деталями.

•    металлическими установками.

•    внутренними системами;

•    внешними токопроводящими элементами и служебными линиями, подведенными к конструкции.

Когда мол чаезащитная эквипотенциальная металлизация используется для внутренних систем. часть

тока молнии может идти в эти системы, и это воздействие необходимо учитывать.

Способ, с помощью которого осуществляется молниезащитная эквипотенциальная металлизация служебных линий, таких как линии электропитания игы линии связи, имеет большое значение, и он должен быть рассмотрен вместе с оператором сети электросвязи, оператором системы электропитания и другими операторами или уполномоченными лицами, т. к. могут быть противоречивые требования.

9.2.2    Молниезащитная эквипотенциальная металлизация металлических установок

Соединения молниезащигной эквипотенциальной металлизации должны быть по возможности неоос*

редствекмьми и прямыми.

Минимальные значения поперечного сечения шин. соединяющих различные контактные шины/rочки, а также минимальные значения поперечного сечения проводников, соединяющих шимы/точки с системой заземления, приводятся в таблице 5.

Минимальные значения поперечного сечения металлизационных шин. соединяющих внутренние металлические установки с контактными шинамиЛочками. приводятся в таблице 6.

Таблица 5 — Минимагъныв значения размера шин. соединяющих различные контакт*»» шиш/точки игы соединяющих шиньКточхи с системой заземления

Класс СМ3

Материал

Поперечно* сечение. им7

I— IV

Медь

14

Алюмжий

22

Сталь

50

Таблица б — ЬЬыиматъше значения размера ими. соеджяющих внутренние металлические установки с контактными шинэми/точкаыи

Класс CM3

Материал

Поперечное сечение, нм7

I—IV

Медь

5

Алюмжий

8

Сталь

16

29

ГОСТ Р 54418.24— 2013

9.2.3    СМ3 с электроиэолтяцией

Не рекомендуется использовать изолированную внешнюю СМ3 для ВЭУ.

9.3    Конструкционные элементы

9.3.1    Общие положения

8 большинстве случаев все токопроводящие конструкционные элементы ВЭУ будут проводить часть тока молнии, и поэтому должна быть сделана эквипотенциальная металлизация токопроводящих конструкционных элементов.

9.3.2    Металлическая пустотелая мачта

Мачта должна рассматриваться как первичный защитный заземлитель и эквипотенциальная металлизация соединения.

Из-за большой высоты мачт возможно прямое касание молнии конструкции мачты, и поэтому оно должно учитываться при проектировании мачты. Все электрические токопроводящие элементы и все основные металлические детали, которые могут проводить ток. должны быть металлизированы с мачтой. Мачта должна использоваться в качестве вертикального молниеотвода и проектироваться таким образом, чтобы ток молнии мог беспрепятственно проходить вдоль мачты.

9.3.3    Металлическая железобетонная мачта

Мачта должна рассматриваться как первичный защитный заземлитель и эквипотенциальная металлизация соединения. Из-за большой высоты мачты возможно прямое касание молнии конструкции мачты, и поэтому оно должно учитываться при проектировали мачты. Для использования с железобетонными мачтами можно применять внешние системы молниезащиты. которые е этом случае всегда должны быть металлизированы со стальной арматурой мачты.

Выводы эквипотенциального соединения, соединенные со стальной арматурой, должны быть размещены в точках подключения внешнего проводника для металлизации оборудования внутри мачты. Железобетонная мачта должна быть разработана в соответствии с 9.3.6.

9.3.4    Решетчатая мачта

Решетчатая мачта защищает внутретюю часть мачты от прямого касания молнии и обеспечивает некоторое ослабление грозового электромагнитного поля, следовательно, пространство внутри мачты определяется как ЗМЗ 0g. Вертикальное отведение молнии должно осуществляться через конструкционные элементы решетчатой мачты, которые должны е свою очередь соответствовать размерам, необходимым для вертикальных молниеотводов, как указано в стандарте [1J. с учетом перераспределения тока по параллельным путям.

Некоторая защита для кабелей может быть достигнута путем размещения их во внутренних углах металлических профилей стойки мачты. Экранирующие кабельные каналы пли кабельные коробки, установленные внутри мачты, будут также обеспечивать защиту.

9.3.5    Системы внутри мачты

Внутренняя часть мачты должна определяться как одна или несколько зон молниезащиты (ЗМЗ). для которых уровень защиты, необходимый для внутреннего оборудования, должен задаваться согласно 8.5.

Лестничные системы должны быть металлизированы с мачтой на каждом конце, через каждые 20 м и на каждой платформе.

Перила, направляющие для подъемников, гидравлическая система, провода для персональной защиты и другие элементы, проходящие через мачту, должны быть металлизированы на каждом конце. Кроме того, для решетчатых мачт металлизация должна быть сделана по возможности через каждые 20 м.

Система заземления высоковольтного трансформатора должна быть металлизирована с системой заземления ВЭУ. Не рекомендуется использовать раздельные системы заземления для систем питания и молниезащиты.

9.3.6    Бетониый фундамент

Металлическая арматура фундамента ВЭУ. которая всегда является частью пути прохождения тока молнии или тока повреждения до удаленной землы из-за механических и электрических соединений с мачтой фундамента, всегда должка рассматриваться как часть СМ3.

Необходимо убедиться в непрерывном электрическом контакте стального каркаса железобетонных конструкций. Стальной каркас железобетонных конструкций имеет непрерывный электрический контакт, если соединены основные части вертикальных и горизонтальных стержней. Соединения деталей металлической арматуры должны быть либо сварными, кпемьыыми. либо сделаны путем перекрытий, как минимум, в 20 раз больше их диаметров и металлизации с помощью токопроводящей шины или с помощью прочного

30

ГОСТ Р 54418.24— 2013

соединения. Особое внимание необходимо обращать на межкомпонентные соединения для предотвращения повреждения бетона вследствие локального образования дуги между контактам и.

Соединения между элементами арматуры должны быть определены разработчиком, а монтажник должен проверить качество соединений.

Требование по использованию коротких и прямых соединений для молниезащитного заземления должно учитываться всегда.

Если металлическая арматура используется для защитного заземления системы пгтания. то толщина металлических арматурных стержней и соединений должна соответствовать требованиям к системам заземления системы литания, которые обычно указываются в электротехнических правилах и нормах.

Выводы для дополнительной металлизации, измерения или расширения системы заземления должны быть сделаны в определенных местах фундамента.

9.3.7    Фундамент на скалистых участках

На скалистых участках самое низкое удельное сопротивление обычно наблюдается на поверхности скалы.

Должна использоваться система заземления типа Б. В 1.1.1 приложения I представлена дополнительная информация о деталях конструкции.

Рекомендуется использовать, как минимум, два концентрических кольцевых электрода для защиты от напряжения прикосновения и ступенчатого напряжения, которые могут быть объединены с верти кал ьш-ми электродами, засверленными в скалу.

Болты анкерного крепления должны быть соединены между собой и с кольцевой системой заземления. Если используется железобетон, то см. 9.3.6.

На скалистых участках, возможно, не получится достичь низкого сопротивления заэемлежя без установки очень протяженных систем заземления. На таких участках необходимо обратить особое вжмание на контроль разницы электрических потенциалов поверхности для ограничения напряжения прикосновения и шагового напряжения е местах возможного нахождения людей и скота. Данное ограничение может быть достигнуто, например, с помощью размещения одного или нескольких кольцевых электродов вокруг ВЭУ и других установок, предоставляя в то же время защиту от перенапряжений для всех служебных линии, соединяющих ВЭУ с токоприемником и системами связи (см. 8.5).

9.3.8    Фундамент на металлических сваях

Фундамент на металлических сваях по своей природе является большим заземляющим электродом. Он должен использоваться как первичный заземляющий электрод.

8 зависимости от стабильности проводящих свойств почвы для контроля градиента потенциала поверхности вблизи фундамента могут понадобиться кольцевые электроды.

9.3.9    Фундамент 8 прибрежной зоне

8 целом сопротивление морской воды значительно ниже, чем почвы. Поэтому для фундамента в прибрежной зоне, например, фундамент на металлических сваях или железобетонный фундамент, требования к системе заземления считаются достаточными, при этом дополнительные меры, такие как кольцевой электрод и тп.. не требуются. Межкомпонентные соединения у фундамента на металлических сваях, за исключением соединений экранов кабеля токоприемника, обычно не требуются.

Внешние системы заземления из меди не могут быть использованы для фундамента а прибрежной зоне из-за коррозии.

9.4 Размеры электрода

Миышальная длина /, заземляющих электродов зависит от уровня молниезащиты (I — IV) и удельного сопротивления почвы.

Для удельного сопротивления почвы выше 500 Ом-м минимальная длина /, линейно увеличивается до 80 м при устойчивости почвы 3000 Ом м.

Установка типа Б включает либо кольцевой проводнике внешней стороны защищаемой конструкции, который находится в контакте с землей на протяжении, как минимум. 80 % от его общей длины, или заземляющий электрод фундамента. Такие заземляющие электроды могут также быть сетчатыми.

Для кольцевого заземляющего электрода (или фундаментного заземляющего электрода) средний радиус г, области, охватываемой кольцевым заэемляощим электродом (или фундаментным заземляющим электродом), должен быть не менее /,

г,, а /„    (17)

где значение /, представлено на рисунке Н.1 (приложение Н) в зависимости от уровней СМ31. II. Ill и IV.

31

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Когда требуемая величина /, больше удобного значения гв, необходимо добавить дополнительные горизонтальные мм вертикальные (или наклонные) электроды длиной ( (для горизонтальных) и /, (для вертикальных). получаемых при помощи следующих уравнений:

4 =    (18)

2.    (19)

Количество электродов должно быть не менее двух.

Дополнительные электроды следует подсоединить по возможности на равноудаленном расстоянии.

Установленная минимальная длина /, может быть проигнорирована, если сопротивление системы заземления менее 10 Ом. измеренных при частоте, отличающейся от частоты сети (50 — 60 Гц). и. следовательно. гармонических колебаниях низшего порядка.

Информация по стабильности проводящих свойств почвы, ожидаемому току короткого замыкания на землю и времени его отключения является крайне важной при проектировании конструкции и установке системы заэемлетя.

Удельное сопротивление почвы будет сильно отличаться в зависимости от характера почвы. Методы определения необходимого заземллощего электрода е соответствии с его геометрическими и физическими формами приводятся в приложении I.

9.5    ветроэлектрическая станция

Ветроэлектрическая станция обычно состоит из нескольких конструкций, таких как ВЭУ. здания, кабельные или воздушные сети, высоковольтные подстанции и сигнальные кабели.

Каждая ВЭУ должна иметь свою собственную систему заземления. Системы заземления отдельных ВЭУ и высоковольтной подстанции желательно соединить с горизонтальными проводами заземления для образования системы заземления всей ветроэлектрической станции. Это. е частности, полезно в случае трудностей с получением хорошего сопротивления заземления для каждой отдельной ВЭУ.

Примечание — Соединить системы заземления отдельных ВЭУ следует при помощи проводов заземления, проходацих едогъ токопроводящих кабелей, подведенных к ВЭУ.

Система заземления ветроэлектрической станции имеет большое значение для защиты электрических систем, т. к. низкоомная система заземления снижает разницу электрических потенциалов между разлитыми конструкциями ветроэлектрической станции и. таким образом, уменьшает помехи, наводимые на электрические контакты.

Для снижения вероятности попадания прямых вспышек молнии в кабельные каналы, проложенные в земле, а также для уменьшения воздействия молнии на кабели провод заземления, или. в случае более широких кабельных каналов, несколько проводов заземления рекомендуется прокладывать поверх кабельных каналов.

9.6    Исполнение и техобслуживание системы заземления

Разработчик системы заземления должен подготовить план монтажных работ, в котором будет приведена схема системы заземления с подробностями по точкам контакта, использованию соединителей, клеммам и сварным швам, положению и количеству выводов, а также их типу и качеству.

Осмотр необходимо проводить во время строительных работ, в особенности, перед заливкой бетона.

Примечание — По электротехническим правилам и нормам мажет потребоваться измерение сопротивления заземления.

8 руководстве по техническому обслуживанию и эксплуатации должно быть описано, как часто и каким образом проводить осмотр и техобслуживание системы заземления. Разработчик ВЭУ должен согласовать с оператором периодичность осмотров. Необходимо учитывать агрессивную среду, в зависимости от которой возможно понадобится проводить более частый осмотр. Если установлено, что элементы в системе заземления имеют определенный срок службы, то интервал между осмотрами не может быть больше самого короткого расчетного срока службы элемента.

32

ГОСТ Р 54418.24—2013

10 Безопасность персонала

Монтаж больших ВЭУ на суше занимает несколько дней, если включать время, необходимое для сборки и демонтажа очень больших используемых кранов. С другой стороны. ВЭУ на воде можно установить в течение дня при использовании специальных судов или самоподъемных платформ. В любом случае обычно в течение нескольких недель после возведения ВЭУ и до введения ее в эксплуатацию проводятся завершающие работы. В течение этого периода большое количество людей работает внутри, на и около ВЭУ. В указанный период персонал подвергается значительному риску поражения молнией в случае ударов молнии в ВЭУ.

Поэтому необходимо установить правила техники безопасности в отношении ударов молнии. Эти правила должны включать:

•    регулярное изучение местных метеорологических сводок (например, каждое утро);

•    обучение персонала оказанию первой медицинской помощи при получении травм молнией и травм вследствие поражения электротоком;

•    незамедлительное использование переходных соединителей системы заземления:

•    оборудование безопасных мест;

•    осведомление всего персонала на площадке о сигналах оповещения о молниевой опасности;

- инструктирование персонала.

•    по организации наблюдений за образованием грозовых облаков, слышимым громом и видимой мол-

П8ЮП,

•    о признаках, показывающих наличие грозовых электрических полей высокого напряжения: наэлектризованные волосы, шумы от плохих контактов или свечение на заостренных элементах конструкций, например, у воздушных систем перехвата ударов молнии;

•    о необходимости прекращения работы и перемещения в ближайшее безопасное место при наличии данных признаков или в случае получении сигналов о молниевой опасности.

Эти правила техники безопасности следует включить в план по охране здоровья и технике безопасности для строительной площадки, а также следует включить в руководство по установке ВЭУ. в руководства поТО и эксплуатации, предоставляемые поставщиком ВЭУ.

Метеобюро обычно составляют достаточно точные прогнозы грозовых дней и могут оказывать услуги по предупреждению о молниевой опасности по телефону, факсу или сети Интернет. Получение данных услуг следует предусмотреть в процессе возведения и строительства, при этом необходимость инструктирования людей о ведении наблюдения за образованием грозовых облаков, громом (слышимым на расстоянии 10 —15 км) и молнией (видимой на расстоянии - 30 км) является обязательной.

Альтернативой оповещению метеобюро является приобретение локальных и переносных устройств обнаружения и предупреждения о приближении грозы.

Некоторые системы предупреждения о молниевой опасности могут не выдавать предупреждения по всем вспышкам молнии, особенно по первой вспышке молнии в образующейся грозе. Поэтому крайне важно, чтобы весь персонал был осведомлен об опасности молнии в целях безопасности.

Во время строительных работ краны, генераторы и т. п. необходимо подсоединить к системе заземления как можно быстрее.

Люди, работающие на наружной стороне гондолы и на лопастях, находятся в зоне риска точно так же. как и люди, передвигающиеся по мачте ВЭУ. стоящие рядом с мачтой, взбирающиеся по лестнице, прикасающиеся к электрическим цепям или работающие с ними, с аппаратной системой связи и т. л., и будут подвергаться опасности, если молния ударит в ВЭУ. Поэтому им необходимо дать указание прекратить работу, идти в безопасное место и находиться там до момента прекращения опасности.

Платформы внутри пустотелых мачт в целом считаются безопасными местами, т. к. мачта образует практически идеальную клетку Фарадея. Людям, находящимся на ВЭУ. следует дать указание прекратить работу, идти до ближайшей платформы внутри мачты и оставаться там до тех пор. пока гроза не пройдет. Другие безопасные места — внутри металлических тележек на крыше, металлических контейнеров и т.п.

Примечания

1 Люсям следует дать указание стоять иш сидеть на платформе и избегать касания электропроводящее систем, проходящих вертикально внутри мачты, таких как электрические системы.

Чтобы не было трудностей с передачей сообщений на строительной площадке, возможно, необходимо ввести какой-н^буа» акустический сигнал предупреждены, радио или подобные эффективнее средства предупреждения для обширной территории (это может быть просто многократное звуча мо автомобильного или пневматического гудка).

33

ГОСТ Р 54418.24— 2013

2 В документации по ВЭУ должны быть определены безопасные места а ВЭУ. включая необходимые безопасные расстояния и другие меры предосторожности, которые необходимо принять, находясь в безопасном месте. В стандарте [1) приводится руководство, как провести подробный расчет безопасного расстояния.

11 Документация на систему молниезащиты

11.1    Общие положения

В данный раздел включена вся необходимая документация.

Документация, необходимая во время анализа конструкции, приводится в 11.2. а для анализа площадки в 11.3. Документация, необходимая до начала проведения осмотра систем молниезащиты. приводится в 11.4. а руководства перечислены в 11.5.

Документация может включать либо единичный документ, либо ссылки на стандартную документацию.

11.2    Документация, необходимая во время анализа конструкции

Центром внимания общих документов (11.2.1) должна быть ВЭУ в цепом, с описанием используемого принципа защиты. Они должны включать ссылки на другие, более подробные документы по лопастям ротора, механическим, электрическим системам, системам металлизации, заземления и другим системам (11.2.2—-11.2.6).

11.2.1 Общая документация

а)    общий чертеж (однолинейное представление) молниезащиты ВЭУ. включающий:

1)    отдельные конструкции и соединения:

2)    электрические схемы с указанием ЗМЗ и их границ, в приложении Е приводятся основные примеры такой документации;

3)    воздушные системы перехвата вспышек молнии:

4)    расположение вертикальных молниеотводов:

5)    заземляющие электроды и контроль поверхностного потенциала:

6)    расположение шин металлизации и контактных шин;

7)    расположение У ЗП;

8)    точки металлизации экрана кабеля:

б)    проектирование:

1) описание того, каким образом ток молнии выводится из точек перехвата:

2)    уровень молниезащиты. используемый для конструкции:

3)    если используется уровень молниезащиты ниже УМЗ-1. анализ риска должен быть отражен в документах:

4)    анализ распределения тока молнии по ВЭУ:

5)    выбор и проверка согласования электроэнергии УЗП;

в)    правила техники безопасности относительно молнии.

11.2-2 Документация по лопасти ротора

а)    чертеж лопастей ротора, включающий:

1)    площади поперечного сечения вертикального молниеотвода;

2)    любые дополнительные токопроводящие элементы:

3)    элементы металлизации:

б)    описание, включающее:

1)    монтаж воздушной системы перехвата вспышек молнии и системы вертикальных молниеотводов;

2)    меры, предпринимаемые во избежание внутреннего дугового пробоя в лопасти;

3)    определение необходимого осмотра и техобслуживания воздушной системы перехвата вспышек молнии, искроеых зазоров или скользящих контактов;

4)    определение необходимого осмотра и техобслуживания системы вертикальных молмюотводов и соединительных элементов;

5)    инструкции по осмотру и техобслуживанию;

в)    документация по методу проверки, подтверждающему способность воздушной системы перехвата вспышек молнии перехватывать удары молнии и проводить токи молнии.

34

ГОСТ Р 54418.24—2013

11_2.3 Документация на механические системы

а)    данные по прохождению тока мопнии:

б)    описания мер, предпринимаемых для защиты подшипников и гидравлических систем от воздействия тока молнии. Описание должно включать документацию и подтверждение отработанной технологии и/или отчеты по испытаниям, показывающие эффективность защитных мер;

в)    при отсутствии молниезащиты в отчетах по испытаниям необходимо показать, что даже при регулярных ударах молнии подшипники способны функционировать в течение всего срока службы.

112.4    Документация на электрические и электронные системы

а)    план экранирования и установки электрических и электронных систем:

б)    выбор и согласование УЗП;

в)    уровни устойчивости оборудования в ЗМЗ;

г)    план ТО для УЗП;

д)    анализ, определяющий необходимость использования высоковольтных разрядников.

112.5    Документация на системы заземления и металлизации

а)    общий план электрической эквипотемциализации для всех систем металлизации и заземления в ВЭУ. показывающий общую систему электрической эквипотенциальной металлизации.

б)    описания и чертежи, включающие соответствующие данные:

в) описание контроля за обеспечением качества соединений.

112.6    Документация на системы молниезащиты корпуса гондолы, ступицы и мачты

а)    чертеж, содержащий следующую информацию:

1)    кожух гондолы, обтекатель с показом металлических элементов, используемых в качестве воздушной системы перехвата вспышек молнии:

2)    воздушные системы перехвата вспышек молнии:

3) метал/ызация:

4)    металлические сети или закрытые металлические каналы, если есть:

5)    средства экранирования ступицы и гондолы.

б)    отчеты по испытаниям, если необходимо;

в)    металлизация внешних молние защитных систем для бетонных мачт с металлической арматурой мачты:

г)    размеры конструкционных элементов решетчатой мачты.

11.3    Специальная информация о площадке

а)    частота возникновения молнии в месте нахождения ветроэлектрической станции;

б)    дополнительно для документации по заземлению:

1)    стабильность проводящих свойств почвы;

2)    ток замыкания на землю:

3)    время отключения КЗ на землю;

в)    план по охране здоровья и технике безопасности для строительной площадки.

11.4    Документация, предоставляемая для проведения проверок СМ3

а)    описание СМ3:

б)    описание системы заземления;

е) отчеты по предыдущим проверкам (если применимо).

По результатам проверок СМ3 должны быть оформлены отчеты (отчеты по внешнему осмотру СМ3, отчеты по полной проверке СМ3 и т. д.).

11.5    Руководства

Вопросы, касающиеся систем молниезащиты и заземления должны раскрываться е следующих руководствах:

а)    по обеспечению качества:

б)    по монтажу фундамента:

в)    по техобслуживанию фундамента;

г)    по установке ВЭУ.

д)    по ТО и эксплуатации 8ЭУ.

35

ГОСТ Р 54418.24— 2013

12 Проверки системы молниезащиты

12.1    Объем проверок

Программа проверок должна быть установлена как часть концепции молниезащиты. Цель проверок—убедиться, что:

•    СМ3 продолжает соответствовать первоначальному варианту конструкции, основанной на данном стандарте:

•    все элементы СМ3 находятся в хорошем состоянии и способны выполнять свои функции.

СМ3 должна быть разработана таким образом, чтобы у оператора была возможность осмотреть ответственные элементы системы.

Производите/*. ВЭУ несет ответственность за составление плана проверок/инструкций по осмотру и включение мест с автоматическим управлением в инструкции по эксплуатации, руководства по ТО и эксплуатации. а также в руководства по техобслуживанию фундамента и т. д.

12.2    Порядок проверок

12.2.1    Общие положения

Должна быть составлена программа поверок. Проверки должны проводиться в соответствии с 12.1 и во время:

- изготовления ВЭУ:

•    монтажа ВЭУ:

. ввода ВЭУ в эксплуатацию: а также

•    через определенные промежутки времени в зависимости от места расположения ВЭУ (общие максимальные промежутки времени между регулярными проверками приводятся в таблице 7);

•    после демонтажа и/ы ремонта частей ВЭУ (например, лопастей, основных элементов, систем управления и т. п.).

12.2.2    Проверки во время изготовления ветроэнергетических установок

Программа проверок может быть составлена контролерами ОТК или с помощью автоматического управления в соответствии с положениями плана проверок. Во время изготовления, сборки и установки ВЭУ необходимо убедиться, что все оборудование и меры относительно молниезащиты выполнены надлежащим образом. Все важные детали должны быть включены в инструкции по эксплуатации и т. п.

12.2.3    Проверки во время монтажа ветроэнергетических установок

во время монтажа систему заземления необходимо тщательно осмотреть и обратить внимание на:

•    механическое повреждение во время экскаваторных работ и засыпки вынутым грунтом:

•    механическую устойчивость во время заливки бетона;

•    электрическую совместимость с другими стальными деталями (например, ступеньки с наружной стороны):

•    соединение с системами заземления фундамента;

•    соединение с внешними системами заземления;

•    электрохимическую коррозию.

Система может включать элементы, которые невозможно осмотреть ео время проверки, и на них следует обращать особое внимание ео время установки.

12.2.4    Проверки во время ввода ветроэнергетической установки в эксплуатацию и периодические проверки

Частью ввода ВЭУ в эксплуатацию является проверка системы молниезащиты. Она должна быть проведена, по меньшей мере, путем осмотра, а также измерения непрерывности в местах, где система молниезащиты не может быть проверена.

Когда план проверок составлен, необходимо обратить внимание на следующие моменты:

•    эрозия и коррозия элементов воздушного перехвата вспышек молнии (только периодическая проверка);

•    механические и электрические свойства проводников, соединений, искровых зазоров или скользящих контактов:

•    состояние соединений, эквипотенциальной металлизации, креплений и т. п.;

•    состояние УЗП:

•    коррозию заземляющих электродов (только периодическая проверка).

36

ГОСТ Р 54418.24—2013

Через определенные промежутки времени (приведенные в таблице 7) должна проводиться полная проверка, включая измерения непрерывности в ответственных элементах СМ3 и проверку УЗП. за которыми не ведется наблюдение.

Производитель лопастей и производитель ВЭУ могут в своих руководствах по ТО и эксплуатации установить определенные промежутки времени между проверками СМ3 в зависимости от Na. количества вспышек молнии в год. на основе прочности молниезащитной конструкции, проверенной путем анализа и испытаний.

Измерения непрерывности можно провести с использованием постоянного тока игы подобными методами. Основная цель — убедиться в целостности соединения, а не определенного конкретного значения. Удельные ееличты могут использоваться в качестве опорных между проведением периодических измерений. Измерительные точен и пределы измерений должны быть четко установлены в руководстве по ТО и эксплуатации.

Непрерывность вертисальных молниеотводов в лопастях ВЭУ должна обеспечиваться благодаря конструкции системы и проверяться во время изготовления, таким образом, нет необходимости проводить измерения непрерывности в полевых условиях.

Таблица 7 — Периодичность общих проверок СМ3

Уровень защиты

внешним ocwoip (каждым X сод)

Пешая проверка, включающая иаыерения непрерывности [каждый X (од)

1и1

1

2

Ши IV

1

4

12.2.5 Проверка после демонтажа и ремонта основных частей

После демонтажа ихы ремонта основных частей ВЭУ необходимо убедиться, что все оборудование, имеющее отношение к СМ3, должным образом установлено на прежнее место. При необходимости может быть проведена полная проверка.

Когда ВЭУ работает в нормальном режиме, частота проверок будет определяться е зависимости от условий местной окружающей среды, но проводить проверку ВЭУ следует с частотой, не реже указанной в таблице 7.

12.3 Техобслуживание

Регулярные проверки являются основополагающим условием для надежной эксплуатации СМ3 ВЭУ.

Если конструкция СМ3 содержит изнашиваемые детали (точки воздушного перехвата вспышек молнии. механические скользящие контакты, искровые зазоры, устройства защиты от перенапряжений и т.п.), необходимо гарантировать, что эти детали проходят регулярный техосмотр во время регулярных проверок, а также в соответствии с ожидаемым сроком их эксплуатации, или же необходимо гарантировать, что за их состоянием следит система автоматического контроля, которая информирует оператора ВЭУ о неисправности элемента.

Все изношенные или неисправные элементы должны быть немедленно заменены.

37

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Приложение А (справочное)

Воздействие молнии на ветроэнергетическую установку

А.1 Молниевая обстановка для ВЭУ

А.1.1 Общие положения

Цегъ настояцего приложения заключается а представлен*** наиболее значимой информации по молниевой обстановке, которая требуется для понимания моп-мевого явления и процессов, связанных со взаимодействием мог»*** с ВЭУ.

А. 1.2 Параметры молнии

Мопыю можно расценивать кас источник тока. Четыре параметра тока молям. предстэеляюиие интерес для проектирования и определения размера молнмвзаииты. — эго пиковьы ток молнии (/). аюрость нарастания импульсов тока удара молнии (d#df). передаваемый разряд (О) и удельная энергия (W/R).

Максимагъно замерои юо значение тока молнии, производимое отдельным ударом, лежит в диапазоне от 2 кА до Э00 кА. Максимально замеренные значения переноса заряда и удельной энергии составляют несколько сотен Кулон (Кл) и. в крайне редких случаях, до 20 МДж/Ом соответственно. Эти параметры тока могмм влияют на величину физического ущерба, причиняемого лопастям ВЭУ и/или аппаратуре системы мол нне за щиты. Токи удара могмм дают высокие нагрузки, которые иногда разрушают конструкцию лопастей из композита. Они таске вгмяют на уровни косвениых воздействий на эпектричеоо*е и электронные системе*. Перенос заряда приводит к плавленмо в местах приложения мотии. например, в приемнисах и других местах, где токи молнии должны пройти через зазоры на пути тока. Втмямя четырех параметров тока могмм на системы могыиезэщиты сведены в таблицу А.З.

Максимальные значения этих параметров реализуются лишь в малом проценте вспышек молим*. Среднее качение пикового тока мопии составляет примерно 30 кА со средними значениями переноса заряда и удегь-ной энергии 5 Кл и 55 кДжЮм соответственно. Кроме того, электрические характеристики така мопм* меняются в зависимости от типа вспыики могмм. времам года и географического положения

Электрические поля, непосредственно предшествующие прохождению могмм. являются тэоке частью молниевой обстановки, и эти поля определяют, куда в конструкцию войдет могмм. и будут ли непроводящие поверхности конструкции пробиты стримерами, и появится ли в соединяющих кабелях ток от внутреннее проводящих элементов.

А.1.3 Формирование молниевого разряда и электрические параметры

Всльшки мотами образуются после отделения разряда в грозовых облаках вследствие процессов, описанных в научной литературе (например. [16]). Мопиго замечают, когда этот заряд разряжается в землю или в зону с «рядом противоположной полярности в том же или соседнем облаке. Следующее далее описание касается только вспышек молнии, поражающих землю, что приводит к передаче заряда между грозовым облаком и землей.

Всльяика мопм* обиес состоит из нескольких составляющих. Всю ветвь, проходящую один ионизированный путь, называют вспышкой молнии, которая длится до 1 с. Отдельные элементы вслыижи называют коротким* и длинньиы ударами молим*. которые более известны как непрерывные токи.

Существует два базовых типа вспышек молкни — инициированные сверху вниз или шизу вверх. ^актированная сверху вниз естьнша могмм берет начало е грозовой туче и направлена к земле. И наоборот, ••минированная снизу вверх вспышка молнии берет начало в отдать ной возвышенности на земле (например, на вершине горы) или наверху высокой заземленной конструкции и направлена в грозовую тучу. Как правило, эп* базовые типы соответственно называют «еспыияса грозовая туча — земля* ип* «нисходящая вспышка» и «есльяи-кз земля — грозовая туча» ип* «восходящая (инициированная) вспышка».

Оба типа встышвк магм** далее подразделяют е зависимости от полярности заряда, снимаемого с грозовой тучи. Отрицательная вслькика уменьшает отрицатегъный разряд от грозовой тучи до земли. Попажитегъная вспышка приводит к переносу положит егь нота заряда от грозовой тучи до земли. Большинство есльаиек могмм отрнщзтегьные и составляет до 90 % вспышек «грозовая туча — земля». Положительные разряды составляет оставшиеся 10 % вспышек «грозовая туча — земля». Как правило, полажитегыыо вспышки отличают самые мощные параметры тока (т. е. более высокие f. О и W/R). а отрмдательные вспышки характеризуют само крутые импульсы тока (т. е. самые высокие отношения d£df).

Встышкм мопии не похожи друг на друга из-за естественных изменений в образующей их грозовой туче и индивидуальных путей до земли. Например, невозможно предсказать, что следующая всльижа могмм. идущая к конкретной конструкции, будет иметь пиковый ток заданной величины. Можно гмшь сказать, что конструкция имеют заданную вероятность поражения еспыижой молнии с параметрами тока, превышающими конкретную величину.

38

ГОСТ Р 54418.24—2013

Распределен*» вероятности электричеоогх параметров. испольэуеьых для описания удара могмии. быгм получены благодаря прямым измерениям реагъных ударов могмй в высокие баи»** [17]. [18]. Эти статистические данные параметров тока молнии используют в стандартах могмгезащиты группы МЭК 62Э05 (см. таблицу А.1). По всему ьмру появляется дополнительная информация с региональных и государственных систем обозначен*» мест могмй. Эти системы могут регистрировать месгоположенме ударе молнии и оценить пиковый ток.

Распределен*» вероятности, которые описывают параметры тока молнии, отгмчны для каждого типа молний (восходяцая/i исходящая и полажитегъная/отрицатвльная}. Соответствующие распределения вероятности показаны ниже вместе с характерной формой волны каждого типа разряда. Указанный уровень вероятности показывает вероятность конфетного параметра тока отдельной молнии, превышающую табличное значение.

А. 1.4 Вспышки «грозовая туча — земля»

Вспышка «грозовая туча — земля» (нисходящий инициированный разряд) первоначально образует предварительный пробой внутри грозовой тучи. В настоящее время физика этого процесса до конца не изучена. Намного лучше изучены части процесса разряда, которые происходят ниже уровня грозовых туч.

А.1.4.1 Отрицательные вспышки «грозовая туча — земля»

При отрицательной вспышке смещающийся лидер нисходат с грозовой тучи на землю ступенями в несногъ-яо десятков метров с временными паузами между отдельными ступенями примерно е 50 мкс. Ступени имеют короткие (обычно 1 икс) импульсные токи более 1 кА. Полностью развитый канал лидера имеет общий заряд примерно 10 Кл или более. Диаметр канала лежит в диапазоне до нескогъких десятков метров. Общая продолжительность процесса смещающегося гмдера составляет нескогъко десятков мигимсекуэд. Тусклый канал лидера обычно не виден невооруженным глазом.

Потенциал окончания гмдера. кон***к гмдера. превышает 10 МВ по отношение к земле. По мере приближения кончика лидера к земле этот высокий потенциал повышает напряжение электрического поля на поверхности земли. Когда электрическое попе на уровне земли превышает величину электричеасого пробоя воздуха, «ответ-мне» (движение вверх) лидеры исходят от земгм или с конструкций на земле. Эти движущие вверх лидеры обычно называют соединительны км гмэерам*. Соединитагъные лидеры играют важную роль в определении точки приложения всгышхи молнии к объекту.

Когда нисходящий смещающийся лидер встречает движуиийся вверх соединительный лидер, устанавгмва-егся непрерывная дорожка от грозовой тучи к земле. Затем накопленный е лидер-канале заряд разряжается на землю ватой тока, распространяющейся до ионизированного канала на скорости примерно равной 1/3 скорости света. Этот процесс называют первой обратной молнией. Первая обратная молния может иметь пиковое качение до нескогъких сотен килоампер и дпгтельность нескогъко сотен микросекунд. Процесс входа распространяющейся вниз молнии показан на рисунке А.1.

Рисунок А.1 — Процессы при формировании ваъшгки «грозовая туча — земля»

После временного интервала от порядка 10 мс до нескольких сотен мс дальнейшие маршруты лидер/ обратный удар могмии могут следовать по пути, выбрамому первым обратным ударом молнии. Стреловидный гмдер. предшествующий этим последующим обратным ударам молнии, обычно не является ступенчатым и намного быстрей (длительность несколько милгмеекунд) В среднем вспышка молнии содержит от трех до четырех обратных ударов мотии (включая первый). Обратные удары молнми имеют видимую часть вспышки молнии.

После одного или нескольких обратных ударов молнии непрерывный ток (называемый также длинным удодом могмии) может протекать через все еще ионизированный канал. Непрерывные токи эгэчитегъно отгмчэ-

39

ГОСТ Р 54418.24— 2013

ются от кратковременных тсжов с высокой амплитудой обратных ударов молнии средняя амплитуда тока находится в диапазоне нескольких сотен ампер, а длитетъность может составлять несколько сотен миллисекунд. Непрерыо ыо токи переносят большие заряды непосредственно от гроэоеой тучи на землю.

Порядка половит вспышек «грозовая туча — земля» содержат непрерывным ток.

На рисунке А£ показан характерный профигъ тока мотии е огрииатетъной вспышке «грозовая туча — земля». Вслед за контактом ступенчатого лидера с соедомтельным лидером появляется первый обратный удар молнии, приводящий к появлению (на земле) импульсного тока с высокой амплитудой, длящегося несколько сотен микросекунд. Пиковое значение тока находится в диапазоне от нескольких кА до 100 кА. среднее значение составляет порядка 30 кА (таблица А.1). Вслед за первыми обрзпъми ударами могыии могут возникнуть последующий(-е) обраттй(-е) удар(-ы) молнии и нелрерыеный(-е) ток(-и). Хотя последующие обратные удары молнии обычно имеют низе» пиковое значение тока и более тропом срок по срзвнемео с первыми обратным* ударами молнии. o*w. как правило, имеют более высокую скорость роста тока. Отрицатетъте разряды «грозовая туча — земля» могут состоять из комбинаций различных ранее упомянутых компонентов тока, как показано на рису»» А.5.

Рисунок А.2 — Характерный профигъ отрмвтельной еспыижи «грозовая туча — земля»

(не в масштабе)

Ток молнии состоит из одного или более рэзличтх ударов молнии:

•    короткие удары молнии продолжительностью мо!ЮО 2 мс (рисунок А.З);

•    короткие удары молем продолжительностью болев 2 мс (рисунок А.4).

О, — виртуальное начало юорамат; t — писоеыи тос; z — гак: t — время. Г, — время нарастания импульса: Т3 — время

во попоамы значения

40

Рисунок А.З — Определегаю параметров короткого удара молнии (обычно 7*2 < 2 мс)

ГОСТ Р 54418.24—2013

±i

Tmg — продолжительность удара мол имя: Q    — заряд длыиого удара молния

Рисунок А.4 — Определение параметров дгмнного удара молнии (обычно 2 мс < Т/^ < 1 с)

Таблица А.1—Параметры вспышки молмы «грозовая туча — земля» (адаптирована из таблицы А.1 в ГОСТ Р МЭК 62305-1)

Параметр

сиро*

шшнние

>м«чеиия

gjm УМЗ'1

Значения

Тип удара молнии

95%

50 %

5 %

/<*А)

50

200

4

(98 %)

20

(80 %)

90

Первым отрицательный короткий удар молнии

4.9

11.8

28.6

Последующий отрицательным короткий удар молнии

4.6

35

250

Первый положительный короткий (единичный) удар могмм

Оиит (Кл)

300

1.3

7.5

40

Отр«дательная вспышка

20

80

350

Положительная аслыижэ

Ом» (Кл)

1.1

4.5

20

Первый отрицательный короткий удар молнии

100

0.22

0.95

4

Последующий отрицатепмьы короткий удар молнии

2

16

150

Первым положительный короткий (единичный) удар могмм

WR (кДж/Ом)

10000

6

55

550

Первый отрицательный короткий удар молнии

0.55

6

52

Последующий отрицатетыый короткий удар молнии

25

650

15 000

Первый положительный короткий удар молнии

di/titfnai («А/мкс)

20

9.1

24.3

65

Первьм отрицательный короткий удар молнии

9.9

39.9

161.5

Последующий отрицаге/ъньм короткий удар молнии

0.2

2.4

32

Первый положительный короткий удар молнии

^^30.90 * (кА/мкс)

200

4.1

20.1

98.5

Последующий отрицатепмьы короткий удар молнии

Оы.в (Кл)

200

Дгмныый удар молнии

Wc>

0.5

Длинмый удар молнии

41

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Окончание таблицы А1

Параметр

Фиксированные значения аяя УМЗ-1

Значения

Тив удара молнии

BS %

SO %

S %

Длительность нарастания импульса (кА/мкс)

1.В

5.5

18

Первый отрицательный короткий удар молнии

0.22

1.1

4.5

Последующий отрицательный короткий удар молнии

3.5

22

200

Первый положительный короткий (единичный) удар молюы

Продолжительность фронта импульса тока (икс)

30

75

200

Первый отрицательный короткий удар молнии

6.5

32

140

Последующий отрицательный короткий удар молнии

25

230

2 000

Первый положительный короткий (единичный) удар молмы

Временной интервал (мс)

7

33

150

Множество отрмзательных ударов молнии

Общая продолжительность удара (мс)

0.15

13

1 100

Отрицательная вслышв (все)

31

180

900

Отрицательная вспышка (без единичной)

14

85

500

Положительная вспышка

Примечание — Значения /=4кАи/=20кА соответствуют эоченияы вероятности 98 % и 80 % соответственно.

Положительный или отрицатель****    Положительный ил» отрицатегь»ый

42

Рисунок А.5 — Воэмомые элементы нисходящих вспышек (характер**! для плоасих

территорий и юкжих конструкций)

ГОСТ Р 54418.24—2013

А.1.4.2 Положительные вспышки «грозовая туча — земля»

В отгмчие от отрицательных вспышек положительные вспышки «грозовая туча — земля» юмциирует непрерывно распространявшийся исходящий лидер, который не выявляет явных ступеней. Этапы соединитегъ-нота лидера и обратного удара молкми подобны процессам, описанным выше для отрицательных вспышек. Положительная вспышка «грозовая туча — земля» обычно состоит тогъяо из оз-юго обратного удара могмм. за которьш может следовать непрерывный ток.

Положительна вспышки «грозовая туча — земля» очень важны для практической могмиезащиш. ъ к. пиковое значение тока (О.общий перенос заряда (0)м удегъная энергия (W/R)uогут быть больше по сраопо мео с отрицательной вспыижой. Обрапьм удар молями стремится к меньшей скорости роста тока по сравнемео с отрицательным первым обратным ударом молнии. Характерный профиль тока для положительной вслыижи «грозовая туча — земля» показан на рисунке А.6. Характерные электрические параметры сведены вместе с параметрами отрицательных разрядов в табгыцу А.1 [17] (18].

А1.5 Восходящие инициированные вспышки

Заряд в грозовом облаке вызывает рост электрического поля на поверхности земли, но обычю является недостаточны для запуска движущегося вверх тдера. Однако электрическое поле может канительно вырасти в горах, на расположенных на возвышенностях объектах или высоких конструкциях, подобных бвиыяы или ВЭУ В таких местах напряженность электрического поля может быть достаточной для яымциироеания гмдерэ. движущегося вверх с земли на грозовое облако. Конструкции, высота которых выше 100 м окружающей местности (например, современная ВЭУ). особенно подвержены воздействию инициируемых вверх ваышек.

Инициируемая вверх вспышка начинается с этапа непрерывного тока. В импульсе непрерывного тока токи могут накладываться (рисунок А7). За этапом непрерывного тока может следовать последующий(-е) обратный^ в) удар(-ы) молнии по тому же каналу Эти обратные удары молит достаточно похожи на поспедуюиые обраттые удары молнии вспышек «грозовая туча — земля». Инициированные вверх вспыиям не содержат компонента, аналогичного первому обратному удару молим* вспышек «грозовая туча — земля». Место приложения к нонструк-1ыи восходящей вспышки могмии просто ооепаааег с точкой формирования восходящего лидера.

Рисунок А.7 — Характерный профиль имщиировамюй вверх отрицательной вспышки

Параметры юициируемой вверх вслыиде* измеряет на высоких объектах, которые склонны х появлемео вспышек этого типа. Подробную информацию о всемирных набподемгях и всесторонних обсуждениях восходящих вспышек Раковым и Уманом можно найти в (16]. В последние годы восходящие вспышки изучают благодаря измерениям на ВЭУ [19].

43

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Следующая ««формация о параметрах тока относится к восходящий отрицательным естышкам. т. к. интернируемые вверх положительные вслыижи. хотя и наблюдается. оень ред«и.

Хотя пиковые значения порядка 10 кА относительно низкие, перенос заряда, связанный с начальным непрерывным током, в редких случаях составляет 300 Кл. как показано в тэбтще А2 [16]. Инициируемые вверх вспышки могут также состоять из разгмчтых комбинаций ранее упомянутых разных составляющих тока, как показано на рисумсе А.8.

Таблица А.2 — Параметры тока «минируемых вверх вспышек молнии

Параметр

Максимальное жючеиие

Общий перенос заряда. Кл

300

Общая продолжительность, с

от 0.5 до 1.0

Пиковый ток. кА

20

Средняя скорость нарастания наложенных импульсных токов. кА/мкс

20

Количество наложенных импульсных токов

50

Отдельный длинный удар

■ V *

МОЛОХ

Положительный мы отрмдоельный

t

44

Рисунок А.8 — Возможные элементы еосходяцих вспышек (характерно для поражаемых и'или высотных конструкций) (рисунок А.4 в ГОСТ Р МЭК 62305-1)

ГОСТ Р 54418.24—2013

В общем, иннкаируемые вверх всгъшки имеют низкие значения параметров тока по сравнению с нисходящими вспышками молнии, возможно за исключением общего перенесенного заряда. Более того, очевидно, что высокие объекты, расположенные на поражаемых территориях, могут очень часто поражаться восходящими вспышками молнии, особенно во время зимних гроз, когда на оче**> часто поражаемых высоких объектах набгво-даются десятки восходящих вспышек молний. Это имеет непосредственное отношение к ВЭУ. т. к. возвышенные и подверженные воздействию ветра места предпочтительны для ВЭУ по причине благоприятных ветровых условий. Таким образом, необходимо учитывать этот риск восходящих вспышек молний, а разработчикам рекомендуют искать информацию о грозовых условиях зимой на предполагаемых площадках. Поскогысу восходящи вспышки молнии исходят от выступающих частей ВЭУ (т. е.. лопастей и воздушных систем перехвата всгышек молнеи. защищающих расположенные е гондоле метеорологические приборы), дается точа приложения, и при услоои прэвигыю разработанной мопние запиты ожидают, что она также хорошо сработает и для еосходяиих вспышек

МОЛНИИ.

Однако частые зимние грозы могут потребовать более надежных воздушных систем перехвата вспышек молнии или их периодичеосой замены.

АЛ Параметры тока молнии, относящиеся к точке удара молнии

Как правило, параметры тока молнии, влияощие на целостность СМ3. — это гыкоеый ток К заряд Q, удегъ-ная энергия W/R. длительность Г и средняя скорость нарастания тока d*t. Каждой параметр стрешгтся запустить свой механизм разрушения. Параметры тока, которые необходимо учитывать для испытаний. — это сочетания этих значений, подбираемые для воспроизведения реального механизма разрушения части испытываемого СМ3 а лаборатории. В таблице А.З записаны максимальные значения /. О. W/R. 7и d*t. которые необходимо учесть для испытаний в зависимости от требуемого уровня защиты (см. ГОСТ Р МЭК 62305-1 (приложи ею О) для получения дополнительной информации).

Таблица А.З — Сводка утрожаюиых параметров могыии. которые необходимо учесть при расчете значений для испытаний разгмчных элементов СМ3 и различных УМЗ

Элемент

Осиоеиая

проблем*

Угрожающие параметр

ы молнии

Примечания

Воздуиячая

Эрозия е

УМЗ

Оыф Кл

т

система лере-

соединениях

1

200

<1 с (приложить

хвата всгышек

(например.

8 отдель-

молнии

тонкие метал-

ном ударе

(молние-

личесхие

молнии)

приемник)

листы)

15U

1И — IV

100

УМЗ

W/R,

кДж/Ом

Т

Определение

Нагрев

1

10000

Применение

размеров по [1]

Воздуиячая

элементов

W/R в адиабати-

помогает

система пере-

электрической

ческой

сократить

хвата всгышек

цепи

конфигурации

количество

молнии

1

5600

испытаний

(молннне-

приемник) и нисходящий

И1 —IV

2500

проводник

(токоотвод)

УМЗ

L кА

W/R

кДж/Оы

Механические

1

200

10 000

воздействия

R

150

5600

Ш — IV

100

2500

45

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Окончание таблицы А.З

Элемемт

Основная

проблема

Уфожыьщие параметр

ы молнии

Примечания

УМЗ

L кА

W/R. кДж/Оы

(

рованное

1

200

10000

< 2 мс

Соединитель-

воздействие

(приме не-

шв элементы

(тепловое.

/ и W/R

механическое

в одиноком

и электричос-

импульсе)

кое)

1

150

5600

&

1

S

100

2500

УМЗ

О^Кл

Т

Определение

1

200

< 1 с (прима 10

обычно

Система

Эрозия в точке

ние Q—0

основано на

в одиночном

мехамтческих

заземления

установки

импульсе)

или хюмческих

1

150

свойствах

(например.

Ш— IV

100

коррозия)

УЗП от

Комби ни-

dtfU

Применяют /.

рованное

УМЗ

/. кА

Other-Кл

W/R. кДжЛХг

кА/м

Q*nor и W/R

импульсных

перенапряже-

воздействие

(тепловое.

КС

в одиночном

ним

импульсе

содержащее

механическое и элвктричес-

1

200

100

10 000

200

(длительность Г < 2 мс):

разрядник

искрового

кое)

*

150

75

5 600

150

применяют d*W в отдельном импульсе

разряда

Ш—IV

100

50

2 500

100

Воздействие

УМЗ

О^.Кл

Необходимо

электрической

1

100

проворить оба

УЗП от

энергии

(перегрузка

>

75

аспекта

импульсных

цепи)

перена

пряжений.

содержащее

Ш— IV

50

блоки

УМЗ

1 кА

Т

Необходимо

метало-

провести

ОКСИДНЫХ

ivn i pw*

ческое

!

200

< 2 мс (приме-

раздельные

варисторов

воздействие

нить 1

испытания

(пробой

в отдельном

диэлектрика/

образование

R

150

импульсе)

трещин)

Ш—IV

100

46

ГОСТ Р 54418.24—2013

А.З Ток лидера без обратного удара молнии

Восходящие гыдеры исходят от самой ВЭУ при появлении высоких электростатических попей из грозовых облаков над лидером или вбгмэи грозовых обпасов. Когда подобшв еосхадядие лидеры не соединяется с лидером с облака, обратного удара молмы нет. Импутъсные токи, ассоциирующиеся с лидерами, составляют обычно несколько кА и могут доходить до 10 кА. Лидеры могут появляться лишь гам. где могут образовываться высокие электростатические поля.

А. 4 Воздействия электромагнитных импульсов от грозовых разрядов

Воздействия электромагнитных импульсов от грозовых разрядов вызывают перенапряжения, которые могут включать меньше энергии, чем при выбросе налряжения/тока. вызванном прямыми ударами молний, но которые возникают более часто. Этот тип перенапряжений и выбросов напряжеьия'тока мажет быть вызван.

•    кондуктивными частичными токами молнии;

•    индуктивноиГемкостной связью:

•    вспышками молнии вбгызи ВЭУ:

•    перенесенном линий (силовыми и/или линиями связи из-за вспышек молнии в этих гмниях игы вблизи них).

47

ГОСТ Р54418.24—2013

Приложение В (справочное)

Оценка воздействия молнии

8.1 Общие положения

В В.2 разъясняют термоы. используемые при поереждент и ущербе (В.2.1). для риска и элементов риска (В.2.2). для состава элементов риска, относящиеся к ВЭУ (В.2.3). для состава элементов риска, относящихся к служебным линиям (В.2.4).

В В.З дана оиенха значений вероятности. Р*. для разли1 ■ ых типов повреждений согласно ГОСТ Р МЭК 62305-2 (приложи ню В) и комментарии по возможности прими опия для ВЭУ.

В В.4 дана оценка размера убытка. L*. согласно ГОСТ Р МЭК 62305-2 (приложение С) и комментарии по уместности применения для ВЭУ.

В В.5 дана оиижа вероятности. Рк. повреждения для служебной гмми.

В 8.6 дана оцижа размера ущерба. L',. для служебной лтввы.

В 8.7 дана оценка стоимости ущерба.

В.2 Пояснение терминов

В.2.1 Повреждение и ущерб

В этот раздел включены термюы и текы. которые остаются подходящими для ВЭУ.

Ток молнии является первичным источмеом повреждения. Определяют следующие источники в зависимости от точю* удара молнии (таблица В.1):

•    S1: молния, поражающая ВЭУ:

•    S2: молния, ударяющая вблим ВЭУ:

•    S3: молния, поражающая служебную пыию (например, силовой кабель игы кабель телекоммуникации):

-    S4: молния, ударяющая вбпиэ* служебного кабеля.

Примечания

1    Удар молмы вблизи ВЭУ (S2) не считается угрозой при услоем* наличия защиты от прямого разряда молнии.

2    Удар молнт вбтзи служебной гм кии (S4) не считается угрозой при условии наличия защиты от прямого разряда молнии. Рассматривается три осноошх типа повреждения из-за молнии (таблица Б2):

•    D1: травмирование живых существ;

•    D2: физическое повреждение:

•    D3: повреждение электричеооос и электронных систем.

Повреждение ВЭУ мог» чай может быть ограни- ю частью ОЭУ или может рослрострытлться ие вето ВЭУ. Молния, попавшая в служебную линюо. может вызвать повреждение самой служебной системы (например, служебного кабеля) игы электрической и электродной систем, свяэаных со служебной шнией. Каждый тип повреждения. одиночного или в сочетании с другим*, может вызвать последующ** ущерб ВЭУ. Типы ущерба, которые возможны на ВЭУ:

•    L1: потеря человочооюй жим*:

-    L4: потеря экономтческой цем-юсти (ремонтные расходы на ликвидацию повреждений ВЭУ и снижете дохода).

3    Ущерб служебной пни для общества (L2) и ущерб кутътурному наспедмо (L3) не рассматриваются по отношении к ВЭУ. Типы ущерба, которые возможты для служебной линии (например, силовой кэбегъ или кабегъ телекоммуникации).

•    L‘4: потеря экономической ценности (ремонтные расходы на ппвидэцию повреждог мй ВЭУ и снижете дохода).

4    Ущерб служебной мм и для общества (L*2) не рассматривается.

Таблица В.1 — Источник повреждения, типы повреждения и типы ущерба согласно то*» поражения

Точка удара нолики

Источник

повреждения

ветроэнергетическая установка

Служебная линия

Тип повреждение

Тип ущерба

Тип ооереждеияя

Тия ущерба

Поражаемая ВЭУ

D1

L1. L4e>

S1

D2

L1. L4e>

D2

L'4

D3

LI»». L4

D3

L'4

48

ГОСТ Р 54418.24—2013

Окончание таблииы В. 1

Точка удара

Источник

ветроэнергетическая устаноака

Служебная линия

«ЮЛИЯХ

повреждения

Тип возрождения

Тип ущерба

Тил повреждения

Тея ущерба

Поражение

S2

03

LI»'. L4

вблизи ВЭУ

Поражение

D1

L1. L4e>

служебной гынии

S3

D2

L1. L4°>

02

L'4

D3

LI»'. L4

03

L'4

Поражение вблизи

S4

D3

LI»'. L4

03

L‘4

служебной линии

Только если отказы внутроимх систем непосреастаемю угрожают мини людей.

») Только ест могут погибнуть животные (например, если домашний скот может быть в зоне 3 м от башни ВЭУ).

Таблица В.2 — Rick, еомикший в ВЭУ. для каждого типа повреждения или ущерба

Ущерб/Поереждение

L4 Потеря экономической ценности

01 Травмирование живых существ

Rsbl

02 Физическое повреждемю

Яг

Rr

03 Повреждение электрических и электронных систем

Я*

»' Только ест отказы внутренних снегом непосредственно угрожает жизни пддей. ь* Только ест могут погибнуть жиеотмяе (например, если домаимий скот может быть е зоне 3 м от башни ВЭУ).

В.2.2 Риск и составляющие риска

Риск R является вели »ы ой вероятного среднего годовою ущерба. Для каждого типа ущерба, который может возникнуть е ВЭУ или служебной линии, необходимо оценить соответствующий риск. Риски, которые необходимо оценить для ВЭУ. могут быть следующиьм:

/?, — риск потери человеческой жизни;

Ra — риск потери экономичеосих показателей.

Риса*, которые необходимо оценить в служебной линии, могут быть следующими:

R"t — риск потери экономических показателей.

Для оценки рисков. R. необходомо определить и подсчитать соответствующие элементы рисха (чэстичшо риски в зависимости от исгомика и типа повреждения).

Каждый риск. R, является суммой элементов этого риска. При расчете риска элементы риска могут быть сгруппированы по источнику и типу повреждами.

Элементы риоса для ВЭУ при ударе молмш в ВЭУ.

Rx — элемент, относящийся к травмированию люд внутри ВЭУ и граеьмрованюо живых существ напряжением прикосновения и ступенчатым напряжением в зонах до 3 м за пределами 6аш>*1 ВЭУ. Может воэмемуть ущерб типа L1 и. е случае .домашнего скота, также L4;

Rg — элемент, относящийся к физическому повреждению, вызванному опасным новообразованием в поражающей конструкцию вспышке. Может воз икнуть ущерб типа L1 и L4:

Rc — элемент, связаншй с отказом внутренних систем, вызванный электромагнитным импульсом от грозовых разрядов. Может возникнуть ущерб типа L4 или L1. если отказ енутро ■ их систем непосредственно угрожает человеческой жиэчм.

Элементы риска для ВЭУ при ударе моими е служебную гьмию. связанную с ВЭУ:

/?и — элемент, связанный с травмированием лиц напряжением прикосновения внутри ВЭУ из-за тока молнии, появляющегося е служебной линии, идущей к ВЭУ. Мажет возникнуть ущерб типа L1;

49

ГОСТ Р54418.24—2013

Rw — элемент, относящейся к физическому повреждению (пожар, возникающий из-за опасной искры между внешними строениями и металлическими частями обычно в тоже входа линии в ВЭУ). вследствие тока молмы. передающегося через или едогъ входяией служебной ля ми. Мажет еозмамуть ущерб типа L1 и L4.

Rw — элемент, относящейся к отказу внутренних систем, вызванный перенапряжения***. наводимыми во входящих служебных линиях и передающихся к ВЭУ. Может воэоекнуть ущерб типа L4 или L1. если отказ внутренних систем непосредственно угрожает человеческой жиэчи.

Элементы риска для ВЭУ при ударе магнии вближе служебной лимее. связажой с ВЭУ:

Rz — элемент, относящийся к отказу внутренних систем, вызванный перенапряжениями, наводимыми во входящих служебеых линиях и передающихся к ВЭУ. Может возникнуть ущерб типа L4 или L1. если отказ внутренних систем непосредственно угрожает человеческой жижи.

Элементы риоса для служебной линии при ударе молнии е служебную линию, связанную с ВЭУ:

R"v — элемент, относяиийся к физическому повреждению, вследствие механических и тепловых воздействий тока молнии. Может возникнуть ущерб типа L4:

R'tt — элемент, относящийся к отказу служебных тмний и соединенного оборудования еследстаее наэеден-шх в лиьмях перепал ряжежй. Может возникнуть ущерб типа L4.

Элементы риска для служебной линии при ударе молнии вблизи служебной гыкии. связанной с ВЭУ:

R"x — элемент относящейся к отказу служебных гаений и соединежого оборудования вследствие наведен-ш в линиях перенапряжений. Может возникнуть ущерб типа L'4.

Элементы риска для служебной линии при ударе молнии в ВЭУ. к которой подключена служебная линия: R"s — элемент, относящийся к физическому повреждению вследствие механических и тепловых воздействий тока молнии, проходящего по пми, Может возима уть ущерб типа L*4:

R-c — элемент, относящийся к отказу соединежого оборудования вследствие перенапряжений, ousoai ■ ых резистивной связью. Может возникнуть ущерб типа L'4.

8.2.3 Состав элементов риска, связанных с ВЭУ

Элементы риоса. которые необходимо учесть для потерь каждого типа в ВЭУ. перечислены ниже:

/?, — риск потери человеческой жизж

R,-Ra*Rs* rcZi *Rq*Rw* Я*,31 + Rz3'-    (В.1)1

Rt — Риск потери экономических показателей

R4 = RA*' + Re + Rc*Rv4' + Rv + Rw + Rz.    (В.2)2

Состав элементов риска со ссылкой на источник повреждения

R = RC + Rl.    (В.З)

где Rq — риск из-за молнт. попадающей в ВЭУ (источжк S1), который определяет как сумму

RQ = RA*Re*Rc.    (В.4)

R, — риск из-за молит, влияощей на рабогу ВЭУ. но не попадающей в нее (источ виси: S3 и S4). который определяют как сумму

Ri-Ry* Rv + Rfу ♦ Rz.    (B.5)

Состав элементов рисхз со ссы/жой на тип повреждения

RSRi + Rr*R0.    (В.6)

где — риос траомирооа! аеп живых существ (D1), который определяют как сумму

Rs = Ra + Ящ    (В.7)

Rr — риос физического поврехсдения (02). которым определяют как сумму:

Яр = ^+Яу.    (В.8)

Rq рмсж из-за отказа внутрентх систем (03). который определяют как сумму

Rq = Яс * R\\ * Яг.    (В.9)

8.2.4 Состав элементов риска, связанных со служебной линией

Элементы риака. которые необходимо учесть для потерь каждого типа в служебной линии, перечислены

ниже:

FT* — риск потери эконотческой ценности

Я*4 * Я’у +    + Rz + Re + R'c.    (В.10)

1    Тогысо в случае, если отказ внутренних систем непосрвдствежо угрожает человеческой жиэж.

2    Только для ВЭУ. где может быть нанесен ущерб животным (например, если осот может быть в пределах 3 м от башж ВЭУ).

50

ГОСТ Р 54418.24—2013

Состав элементов риасэ со ссылкой на источник повреждения

R' = RD + R\.    (В.11)

где Rq — риск иэ-за вспышек, попадающих в служебную шжю (источннк S3), определяют как сумму

*o*«V+*V    (В-12)

R, — риск из-за вспышек, влияющих на служебную линию (истоиики S1 и S4); определяют как сумму

**, = Я*в + /Гс + Я*    (В-13)

Состав элементов риска со ссылкой на тип повреждения

R-R,r*R'о.    (В-14)

где Rf — риск фимческого разрушения (D2). который определяет как сумму

Rr=R"v*R’a.    (В.15)

R"o — риск иэ-за отказа внутренних систем (03). который определяют как сумм

ж + R'z * *c-    (В-16)

В.З Оценка вероятности повреждения ветроэнергетической установки

8.3.1 Вероятность (Яд) травмирования живых существ от удара молм*и а ветроэнергетическую установку

Зноюшя вероятности. Яд, электрического удара живых существ напряжением прмсооюеения и ступенчатым напряжением от удара молнии в конструкцию (т. е.. ВЭУ). как функции стандартных мер защиты даш в таблице Б.З. Если принято более одной меры защиты, значение Яд является произведением соответствующих значений Яд.

Таблица В.З — Значения вероятности. Яд, того, что удар молнии а ВЭУ приведет к электрическому удару живых существ напряжением прикосновения и ступенчатым напряжением

Мера зашиты

я»

Элементы

Отсутствуют меры защиты

1

Электрическая изоляция поражаемого вертм-калыюго молниеотвода (например, структурированного по ли-этиле на не менее 3 мм)

10-2

Не подходит для ВЭУ. которые используют конструпеео мачты е качестве вертикального молниеотвода

Эффективная эквипотенциализация почвы

10 3

ООязетегъно для ВЭУ. и моющим высоковольтное оборудование согласно стандартным электрическим правилам и нормам

Предупреждения

10-1

В.3.2 Вероятность (Я8)того, что удар молнии, попаданощим а ветроэнергетическую установку, приведет к физическому повреждению

Значения вероятности. Яв. физического повреждения, вызванного ударом молнии в ВЭУ. в зависимости от уровня могыивзащиты {УМ3) даны в табтце В.4.

Таблица В.4 — Значения вероятности. Рв. в зависимости от мер защиты для снижения физического повреждения

Характеристик* ВЭУ

Класс СМ3

ра

ВЭУ. не защищенная СМ3

1

ВЭУ. заиищеныая СМ3

W

0.2

III

0.1

II

0.05

1

0.02

51

ГОСТ Р54418.24—2013

Окончание таблицы В.4

Характеристики ВЭУ

Класс СМ3

ре

ВЭУ с моп мо защит ой лопастей и гондолы, соответствующей CM3-J. и башней, служащей непрерывным естественным вертикальный молниеотводом

0.01

ВЭУ с моимозащитой лопастей, гондолой с металлической крышей (или эквивалентной металлической сеткой), с полной защитой любых установок на крыше гондолы против прямого попадаьмя и баияней. служащей непрерывным естественным вертикалы-кий молниеотводом

0.001

Примечание — Значения Рв, огпееные or приведенных в табгвще Б.4. возможны, если основаны на подробных проработках (см. ГОСТ Р МЭК 62305-2. приложение В (8.2)).

В.3.3 Вероятность (Рс) того, что удар молнии, попадающий в ветроэнергетическую установку, приведет к отказу внутренних систем

Значения вероятности. Рс. отказа внутрстиих систем, вызванного ударом могмм в ВЭУ. зависят от принятой согласованной защиты УЗП:

Рс = Л

(В.17)

Значения Рдро зависят от уровня мош-мезащиты (УМЗ). для которых УЗП проектируют, как показано в таблице Б.5.

Таблица В.5 — Значения вероятности *SFO как функция УМЗ. для которой проектируют УЗП

Уровень молниезащиты

Нет согласованной защиты УЗП

1

III-IV

0.03

1

0.02

1

0.01

См. примечание 3 (Б.3.3)

от 0.005 до 0,001

Примечания

1    Тогъко •сотэсовмея защита УЗП» приемлема е качестве меры по за патте для сюокения Рс. Согласованная заиаттв УЗП эффективна для снижения Рс лишь е том случае, есгм ступица, гондола и мачта ВЭУ защищены СМ3 или ест конструкции с непрерывным металтческмм или силовым железобетонным каркасом служат естественным СМ3 при выполнению) требовэный стандарта [1| по металлизации и заземлению.

2    Экранирование внутренних систем, соединенных к в не ними линиям. имеющим могмнеэащиттые кабегь ит системы, провода которых проложены в молннезащищенных кабель-каналах металлических трубопроводах ит трубах может не потребовать испольэооа ия согласованной защиты.

3    Менышие значения Pspo возможны в том случае, когда УЗП имеет лучшие характеристики защиты (способность выдерживать больший ток. болев низкие уроены заиагты и т. д.) по сравнению с требованиями, определенными для УМ3-1 в соответствующих местах установки.

В.3.4 Вероятность (Рц) того, что удар молнии, попадающий е ветром юрголе тоскую установку, приведет к отказу внутренних систем

Из-за высоты ВЭУ богъшинство вспышек молнии попадает непосредственно е ВЭУ. а не в зоны около ВЭУ. Более того, большие металтчесхие конструкцт будут экранировать внутренние системы. Таким образом, вероятность того, что вспышка молнии вызовет отказ внутренних систем можно считать ничтожной, ест ступица, гондола и мачта ВЭУ защищены СМ3 ит если конструкции с непрерывным металлическим ит силовым железобетонным каркасом служат естественньш СМ3 при выпопнеюпи требований (1) по металлизащы и заземлению.

52

ГОСТ Р 54418.24—2013

8.3.5 Вероятность (Ри) того, что удар молнии в служебную линию приведет к травмированию живых существ

Значения вероятности. Ри, травмирования живых существ напряжением прмосновенем от ваышек мол-мм в служебной гмми (силовой кабель или кабегъ тепекоммунеесации). входящей в 8ЭУ. зависит от характерно* тмс экрана служебной линии, импульсного выдерживаемого напряжения внутренних систем, подключенных к служебной линии, стандартных мер защиты (физические ограничения, предупреждения и г д. (таблица Б.З) и УЗЛ. находящихся в начале служебной лнеьет

Когда УЗП не используют для эсвипотеициагъной металлизации в соответствии с международным стандартом |1). значение Ри равно значению Р^ где Р^ — вероятность отказа внутренних систем из-за удара молнем. попавшей в соединенной служебной тмнии.

Значения Р» приведены в табпще В.6.

При использовании УЗП для эквипотенциальной металлизации значение Ри ниже ^SPO (таблица В.5).

Таблица В.6 — Значения вероятности. Рш. в зависимости от сопротивления. Rs. экрана кабеля и импугъс-ного выдерживаемого напряжения. U^. оборудования

ч.

к8

5 < Rt i 20 Ou/n*

1 < Rs S 5 Ouliu

Rs i1 Out at

1.5

1

0.8

0.4

2.5

0.85

0.6

0 2

4

0.9

0.3

0.04

6

0.8

0.1

0.02

Примечание —

Rs — сопротивление экрана кабеля. OufeM.

Для неэкранирооанюй служебной пинт принять

Когда предусмотрены меры защиты, подобно физическим ограничениям, предупреждениям и т. д.. вероятность. Рц. необходимо далее снизить. унеюжив их на значения вероятности. РА (см. таблицу В.З).

8.3.6    Вероятность {.Р*) физического повреждения из-за удара молнии, попавшей в служебную линию

Значения вероятности. Pv. физического повреждения от вспышки молнии, попавшей в служебную линеео.

входящую в ВЭУ. зависят от характеристик экрана служебной лнеми. импутъсного одерживаемого напряжены внутренних систем, подключенных к служебной линии и имеющих УЗП.

Къяда УЗП не ниюпьдуин дин лвмплотцш (ним мыаллицаыии в cuuieeicis*m ь между на ридкым ыанда^* том [1]. значение Р* равно заюнию P. где Рю — вероятность отказа внутренних систем из-за вспышки молнем. попавшей е присоединенную служебную линоео.

Значения Р\.о приведены в табгмце В.6.

При использовали УЗП для эквипотенциальной металлизации значение Я/ меже Р8Р0 (таблица В.5) и Р10-

8.3.7    Вероятность (Рт) отказа внутренних систем из-за вспышки молнии, попавшей в служебную линию

Значения вероятности. Pw, отказа внутреннетх систем вследствие попадания вспышки молнии в служебную

тмнию. входящую в ВЭУ. зависят от хэрактериспж экрав служебной линем. импульсного выдерживаемого напряжения внутренних систем, подал ну юных к служебной пнк и имеющих УЗП.

Когда не испогъзуют согласованную защиту УЗП. отвечающую требованиям международного стандарта [7J. значение Я* равно эначеннео Р^. где Рю — вероятность отказа данутренемх систем вследствие попадания встъяи-ки мотыии в присоединенную служебную линюо.

Значения ^10 приведены в табгеще В.6.

Когда согласованную защиту УЗП. отвечающую требованиям [7]. не испогъзуют. аегки но Р* ниже P$pq (см. табгмщу В.5) и Рю-

В.3.8 Вероятность (Р*) отказа внутренней систем из-за удара молнии у входящей служебной линии

Значения вероятности. Рг. отказа внутренних систем из-за удара молнии у служебной линии, входящей в конструкцию, зависят от характеристик экрана служебной линии, импульоюго выдерживаемого напряжения систем. подапоченных к служебной ли ми и имеющих УЗП.

Когда не испогъзуют согласованную эвивгту УЗП. значению Рг равно значение Ри где Ри — вероятность отказа внутренних систем иэ-зэ вспышки молнем у присоеднменной служебной линем. Значения Ри даны в табгмце В7.

Когда не используют coma coca тую защиту УЗП. значение Р2 ниже значений Р$п (см. таблицу В.5) и Ри.

53

ГОСТ Р54418.24—2013

Таблица В.7 — Значения вероятности. Рц. в зависимости от сопротивления. Rs. экрана кабеля и импульсного выдерживаемого напряжетя. Um, оборудования

ик.*в

Без

экрана

Экран, не металиэироаааиый с эквипотенциальной контактной шиной, к котором подключено оборудование

Экран, металлиэироеамшй с экаипотеициаиной контактной шиной и оборудованном подключенным « той же контактной шине

5 < ffs 4 20. Ом,'км

1 < ftg 4 5. Омжм

Rs 4 1. Ом/км

1.5

1

0.5

0.15

0.04

0.02

2.5

0.4

0.2

0.06

0.02

0.008

4

0.2

0.1

0.03

0.008

0.004

6

0.1

0.05

0.02

0.004

0.002

Примечание — /7$ — сопротивление экрана кабеля. Ом/км.

В.4 Оценка размера ущерба (С*) в ветродоорготичоской установив

В.4.1 Общие положения

Значения размера ущерба, С*. должен оценить и установить разработчик молниезащиты (шм владелец ВЭУ). Здесь приведены рекомендуемые стандартные средние мэчения. Другие зючения могут быть назначат гвобым государственным комитетом (иш согласованы между покупателем и заказчиком).

В.4.2 Среднее относительное значение размера ущерба в гад

Ущерб. Сх. имеет средтй относительным размер конкретного типа разрушетя. который мажет быть вызван вспышкой молвы. с учетом его силы и влияний.

Его значение зависит от:

•    шгмчества человек и времени, в течете которого они остаются в опасном месте:

•    числа повреждении изделий:

•    числа элементов ВЭУ. подвергшихся разрушению.

Ущерб. С*. меняется с типом ущерба (LI. L2, L3 и L4) и. для каждого типа ущерба — с типом разрушения (D1. D2 и D3). вызывающим ущерб. Испогъзуются следующие обозначения:

-    С, — ущерб вследствие траакырования напряженном прикосновения и ступенчатым напряжением:

-    L, — ущерб вследствие физического разрушения.

-С© — ущерб вследствие отказа внутренеых систем.

8.4.3 Потеря человеческой жизни

Знэченыя С,. С, и С© можно определить по относительному числу жертв по следующему приближенному равенству

Lx = ЩП.ЛУЪ/ОО}.

(Ь.1в)

где лр — н«сло возможных лиц (жертв), которым угрожает опаоюсть; л, — ожидаемое общее число человек (в ВЭУ);

(р — время в часах в год. в течение которого люди находятся в опасном месте вне ВЭУ (С,. С, и Со)-

Потеря человеческой жизни вызвана характеристиками конструкты ВЭУ. Это и уменьшением (г* Гр. га. ru) юэффиииентоа следующим образом:

ВЭУ (только CJ или внутри учтено увеличением (hz)

La-'a-L*

(В.19)

Си * ги • С,;

(В-20)

C# в Су ж Гр • hz ■ г, • 1+

(В.21)

Сс = ^ = С* = С2 = Со.

(В-22)

где СА — ущерб, связанный с травмированием живых существ:

Ц — ущерб яонструкит. связанный с физическим повреждением (удары мотьыи. попадающие в конструкцию);

Сс — ущерб, связанный с повреждением внутреннее систем (удары молнии, попадающие 8 служебную ты-нию):

Су — ущерб, связанный с повреждением внутреннее систем (удары молнии у конструпыи);

Су — ущерб, связанней с травмированием живых существ (удары могмы. попадающие в служебную линюо):

Су — ущерб конструкции, связан ын с фмз*чесхим повреждением (удары молмы. попадающие е служебную пинию);

гд — коэффициент, снижающий потерю человеческой жизни е зависимости от типа почвы (таблица В.8):

54

ГОСТ Р 54418.24—2013

г0 — коэффициент. снижающий потерю человеческой жиэт в зависимости от типа площадки (таблица В.8): гр — юэффидоент. снижающий ущерб от физического повреждения в зависимости от мер. принимаемой для снижения последствий пожара (таблица В.9):

г, — гоэффищюнт, смокающий ущерб от физического поереждемш в зависимости от риска пожара в ВЭУ (таблица В.10);

hz— гоэффищюнт. увегмчиваюиаш ущерб от физического разрушения при налимги особой опасности (тэб-гмца В.11).

Таблица В.8 — Значения коэффициентов снижения г, и г, в зависимости от типа поверхности почвы игм площадки

Тип поверхности

Сопротиалетте контакте «СЫ*1

,.“г»

Земельный бетон

S1

10-г

Мрамор, керамика

от 1 до 10

10-3

Гравий

от 10 до 100

1(Г*

Асфальт, древесина

г 100

10-*

** Значения, замеренные между электродом площадью 400 см2, сжатым с силой 500 Н в точке бесконечности.

Таблица В.9 — Значения коэффициента смтжвния гр в зависимости от мер. принимаемых для снижения последствий пожара

Меры

Нет мер

1

Одна из следующих мер: огнетушители; стационарные обслуживаемые вручную противопожарные установки; рун то системы сигнализадои; пожарные крат, огнеупор-шв помещения; защищен као маршруты эвакуации

0.5

Одна из следующих мер; стационарте автоматически обслуживаемые противопожарные учение**, еегименгчвскпе имвмы chiныinаецты “

0.2

* Только при условии защиты от перенапряжений и другого повреждения и в том случае, когда пожарные смогут приехать менее, чем в течемне 10 мин.

В случав приштия болев одной меры значение гр нужно брать самым низким из соответствующих значений.

Примечание — Риск взрыва не считается относящимся к ВЭУ.

Таблица В.10 — Значемгя коэффициента снижения г, в зависимости от риска пожара ВЭУ

Рмо! пожар*

г,

Высокий

10-’

Обычный

10-2

Низкий

10-3

Отсутствует

0

Примечания

1 К комструммям. которые оттают имеющими высокий риос пожара, можно отнести яонструкщм с горкни-ми материалами (лопасти ним крыши гондогы) с удегъной горючей нагрузкой более 800 МДж'м2.

55

ГОСТ Р54418.24—2013

2    К конструкциям, которые считают имеющими обынгый риск пожара, можно отнести конструпам с горк^м-1м материалами (лопасти или крыши гондолы) с удегъной горючей нагрузкой между 800 МДж/м* и 400 МДжЬ*2.

3    К конструкциям, которые считают имеющими ниэеий риск пожара, можно отнести конструкции с горючиам материалам (лопасти или крыши гондолы) с удельной горючей нагрузкой менее 400 МДж/м2.

4    Удегьная горючая нагрузка является отношотом количества горючего материала в конструкции ко всей поверхности конструкции.

Таблица В.11 — Значения коэффициента Л2. повышающего огноситвгъное (отчество ущерба в присутствм особой опасности

Вид особое! опьоюсти

*2

Отсутствует особая опасность

1

Низкий уровень паники (насколько профессионале»)

2

Сложность эвакуации

5

Примечания

1    Ущерб служебной пчт общего назначения не считают относящимся к ВЭУ. т. к. снижение дохода от производеыого электричества необходимо относить тогъко к экономическому ущербу.

2    Риск невоэмещения культурного наследия не остается относящимся к ВЭУ.

В.4.4 Экономический ущерб

Значения L,. L, и можно определить по соответствующему размеру возможного ущерба по следующему приближенному равенству

Lx = с/с,.    (В.23)

где с — среднее значение возможного ущерба ВЭУ (екгвочая его содержимое, зарабоган-ый доход и последствия) в дог южных единицах:

с, — общая ценность ВЭУ (включая его содержимое и заработанный доход) в денежных единщах. Стандартные средние эгачения Ц. L, и Lg для испопьэооа мя. когда определение с и с, является сомм*-тельным или слсиошм. представлены в таблице В.12.

Таблица 8.12 — Стандартные средние хачения Ц. L, и Ц

Ветроэнергетическая устаивай

Значение

L, внутри

10-«

L, снаружи

10-2

10-1

1+

10<

На ущерб экономической ценности влияют характеристики конструкции. Это учтено увеличением (rtz) и уменьшенном га s, ,г0) юэффициентое следующим образом

•ц

и

<B-24)

= Гц' L|:

(,B25)

Lb - Lv » rf • hz • r, ■ L+

(B-26)

3

и

-j

и

Jt

и

J

и

J

(B.27)

где Lx — ущерб, связанный с травмированием живых существ;

Lb — ущерб хонструкщн. связанный с физическим повреждением (удары могьии, попадающие в конструкцию);

Lq — ущерб, связанный с повреждением внутреннее систем (удары молнии, попадающие в служебную тм-нию):

Lu — ущерб, связанный с повреждением внутреннее систем (удары молнии у служебной линии):

Lj — ущерб, связанней с травмированием живых существ (удары могмн. попадающие в служебную линио);

56

ГОСТ Р 54418.24—2013

£у — ущерб конструкции, связанный с фиагческим повреждением (есгышки молнии, попадающие в служебную линию):

гл — коэффтиент. снижающий потерю человеческой жизни в зависимости от типа ncr-вы (табгеща В.8). гл — юэффидоент. снижающий потерю человеческой жизни в зависимости от типа почем (тэбгещэ В.8): г0 — коэффтиент. снижающий потерю человеческой жиэт в зависимости от типа площадки (таблица В.8): Тр — юэффидоент. снижающий ущерб всладствие физического повреждения в зависимости от мер. прим*-маемых для снижения последствий пожара (тэбгмца В.9); г, — оэффмаюнт. снижающий ущерб вследствие физического повреждения в зависимости от риска пожара в ВЭУ (табгмца 8.10):

Л2 — оэффищюнт. увегмчиваюивм ущерб от физического рвэруиютя при нагмчии особой опэоюсти (табгмца В.11).

В.5 Оценка вероятности Р\ повреждения служебной линии

8.5.1    Служебная линия с металлическими проводниками

8.5.1.1    Вероятности Р*в и Р*с разрушения служебной линии, к которой присоединена ветроэнергетическая установка, из-за попадания вспышки молнии е ветроэнергетическую установку

Вероятность. Р'ш. того, что ваышка молнии в ВЭУ. к которой присоединена служебная линия, вызовет физические повреждения, и вероятность. Р'е. того, что вспышка молнии в ВЭУ. к которой присоединена служебная гмния. вызовет отказ оборудования служебной пиши связаны с током повреждения 1а, который, в свою очередь, зависит от характеристик служебной тыкии. числа входящих в ВЭУ служебных линий и принятых мер защиты. Для неэкранироеанных служебных линий необходимо гфинять /, = О «А.

Для экранированных служебных лимгй ток повреждения /а (кА) необходимо оценить по следующей формуле

(В-28)

-

Uw-

Дз -

л

коэффициент. зависящем от характеристик служебной линии (ом. табгещу В. 13): коэффициент, учитывающий влияние принятых мер защиты (см. таблицу В.14): импульсное выдерживаемое напряжение. кВ (сы. табгмцу В. 15 для кабелей и таблицу В.16 для аппаратуры):

сопротивление экрана кабеля, Оы/ш: количество служебных лм-ий. подходядих к ВЭУ.

Примечание — УЗП в точ® входа в ВЭУ повышают ток повреждения ft и могут иметь эффект пололм-тегъной защиты.

Таблица В.13 — Значения коэффициента Кд в зависимости от характеристис экранированной служебной линии

Служебная пмм

С экраном с контактом с почвой

1

С экраном без контакта с почвой

0.4

Таблица 8.14 — Значения коэффициента К„ в зависимости от мер защиты

Мера muihtw

«я

Отсутствуют меры защиты

1

Дополмгтельные экранирующие провода — один проводник*'

0.6

Дополмгтельные экранирующие проесда — два проводника11

0.4

Молмгезащищеюый кабель-канал

0.1

Молниезащищенный кабегъ

0.02

Дополнительные экранируемые провода — стальная трубка

0.01

Экранирующий провод помещают на высоте порядка 30 см над кабелем: два экранирующих провода расположены на высоте ЭО см над кабелем симметрияю относительно оси кабеля.

57

ГОСТ Р54418.24—2013

Таблица B.1S — Импульсное выдерживаемое напряжение U*. в зависимости от типа кабеля

Тип кабели

0., *в

(V«B

TLC — иэолирооаный бумагой

1.5

TLC — изолированный поливинилхлоридом, пвнгээригритом

5

Мощность

< 1

15

Мощность

3

45

Мощность

6

60

Мощность

10

75

Мощность

15

95

Мощность

20

125

Таблица В.16 — Импульсное выдерживаемое напряжение Uw в зависимости от типа аппаратуры

Тип аппаратуры

tv .в

Электронная

1.5

Электронная аппаратура пользователя (Ц, < 1 кВ)

2.5

Электронная аппаратура сети (Un < 1 кВ)

6

Значения Р"в и Р*с в зависимости от тока повреждения 1Л приведены в таблмде В.17.

Таблица В.17 — Значения вероятности Р>. Рс« Ру и Pw в зависимости от тока повреждения !а

1^. кА

Р\.РС.

VKA

PV^c-'V^w

0

1

60

0.2

3

0.99

80

0.1

5

0.95

100

0.05

10

150

0^2

20

со

о

200

0.01

30

0.6

300

0.005

40

0.4

400

0.002

50

0.3

600

0.001

В.5.12 Вероятности (Ру) и (Р*) повреждения от вспышки молнии, попавшей в служебную линию Вероятность. Ру того, что вспышка мотм. попавшая в служебную /мнию. вызовет физическое поврежде-ьме и вероятность. Ру*. того, что всгыижа могмм. попавшая а служебную линию, вызовет отказ оборудования служебной гымии связаны с током повреждения /а которьм. в свою очередь, зависит от характеристик служебной ппии и принятых мер зашиты.

Для нвэкранированшх служебных линий необходимо принять /а = 0 кА.

Для экранированных служебных шний ток повреждения lt (кА) необходимо оценить по формуле

4,-25-Ц,/[Я«-К^*д.    (В-29)

где Кв —коэффициент, зависящий от характеристик служебной теми (см. таблицу В.13):

Кр —коэффмаюнт. учитывающий влижие принятых мер защиты (см. таблицу В.14);

Uw — импульсное выдерживаемое напряжение (смотри тэбгыцу В.15 для кабелей и таблицу В.16 для аппаратуры). кВ:

Rg — сопротивление эфана кабеля. Ом/км.

58

ГОСТ Р 54418.24—2013

При оценке. Ру. для пмй телекоммуникации максимальные значения допускаемого тока поврежде-ния /4 следующие:

-    /а = 40 *А — для кабелей со санмдеым экраном.

-    - 20 кА — для кабелей с алюминиевым экраном.

Примечание — Эти значения являются грубой оценкой исгьггатегъного тока (IJ. разрушающего стандартнее кабели телекоммуникации в точсе поражения молимой. Ест существует какое-либо доказательство. что эти эначеимя не применима для дамой конструкции кабеля, можно использовать другие значения. В этом случав для оценки тока поражения необходимо проеодиггь испытания.

Значения Pv и Pw в зависимости от тока поражения /, приведены в тэблше В.17.

В.5.1.3 Вероятность (Ру того, что попадание вспышки молнии около служебной линии вызовет повреждению

Вероятность. Я*. того, что попадание вспышки молнии около служебной линии вызовет отхаз подключенной аппаратуры, зависит от харэстеристик служебной гмнии и принятых мер защиты.

Когда УЗП. соответствующую [7). не используют, значение P’z равно эчэчению PLI.

Значения Ри приведены а таблице В.7.

Когда используют УЗП. отвечающую требованиям {7). значимо Р2 ниже Р9Р0 (см. табгьщу В.5) и Ри.

В.5.1.4 Опгико-еолоконные линии

Оптико-волоконные пикни в настоящем стандарте не рассматриваются.

В.6 Оценка количества ущерба. L'x, в служебной линии

В.6.1 Общие положению

Ущерб. L'x. имеет сравни относительный размер конкретного типа разрушения, который может быть вызван вспышкой мотми с учетом его сипы и последствий.

Его эочение зависит от:

•    типа и важности услуги, предоставляемой населению:

•    ценности товаров, подвергшихся разрушению.

Ущерб. L’x. меняется с типом рассматриваемого ущерба (I.*,. L'3 и L\) и для каждого типа ущерба — с типом разрушения (D2 и 03). вызывающего ущерб. Используются следующие обозначения:

Li — ущерб вследствие физического разрушения:

— ущерб вследствие отказа внутренних систем.

Примечание — Ущерб предоставляемой населению услуги не считают имеющим отношение к ВЭУ. следовагегъно, ущерб. L'%. услуги рассматривается тогъко как экономический.

В.(х2 Экономический ущерб

Значение L,. L, and Ц можно определить по соответствующему относительному размеру возможного ущерба по следующему приближенному равенству

Lx = olq.    (В.30)

где с — среднее значение возможного ущерба ВЭУ. его содержимое и соответствующие работы е денежных единицах

С| — итоговые значения L', и L'^ для использования для всех типов служебных гмний, когда определение с и с, представляет сложность или тото не известно

Г,= 10-’ Г0 = 10*3.

LB =LV = L|; rc = L*w = L*z = ro

8.7 Оценка экономического ущерба

Стоимость общего ущерба Q. можно рассчитать по формуле:

q. = (R* + Ru)Ca * (Яа + Д„КСА *CB*Cs*Cc)*iRc*Ru*Rw* RZ)CS.    (В.ЗЗ)

где f?A и Ru — составляющие риска, связанного с гибегью животных без принятия мер защиты:

Re и Я* — составляющий риска, связанного с фиэтческим повреждением без принятия мер зашиты;

Rc. Ru Яу/. Rz — составляющие риска, связанного с отказом электричеосих и электронных систем без принятия мер защиты.

Сд — стоимость животных Св — стоимость систем в ВЭУ:

Сз — стоимость ВЭУ:

Сс — стоимость содержимого ВЭУ.

(В.31)

(В.32)

59

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Общую стоимость. с*. остатожого ущерба несмотря на меры по защите можно оцаыть по следующей формуле

С». - (Я* ♦ Яц)С* + (Яд + «у)-(С* + Се + С9 + Cfc) + <Я*С♦ Яу, ♦ «W + Яг)-С*    <В.Э4)

19в Яд и Я*и — составляющие риска, связанного с гибелью животных с принятием мер зашиты;

Яд и Я*у — составляющие риов. связанного с физическим повреждением с принятием мер защиты;

Я'с. Ям Я». Я; — составляющие риска, связанного с отказом электрических и электронных систем с при тгием мер защиты.

Годовую стоимость. Срм. мер защиты мото оцвнмгъ с помощью равенства

Ср„ = Ср(/ + а + m),    (В.35)

где Ср — стоимость мер производства: i — процентная стажа; а —амортизационные отчисления; т — периодичность регламентных работ.

Экономия денежных средств в год S составляет

S = CL-(C^ + CRL).    (В.Э6)

Защита адекватна, если эконо*е<п денежных средств в год S > 0.

В.8 Анализ проблем

Анагмз проблем в нэстосяцем стандарте не рассматривается.

60

ГОСТ Р 54418.24—2013

Приложение С (справочное)

Методы защиты лопастей

С.1 Общие положения

С.1.1 Типы лопастей и методы защиты для лопастей

Современные лопасти ветроэнергетических установок представляют собой большие полые конструкции. изготовле****е из композиционных материалов, таких как стеклопластик, дерево, древесно-слоистый пластик и углепластик из углеродного волокна. Углепластик обычно используется для придания жесткости конструкции лопасти или специальных элементов, таких как концевой вал для лопастей с тормозами на концевой части (тормозной механизм с концевым срывом потока). Некоторые части и навесные элементы, такие как фепежте фланцы, противовесы, шаржры. псдшипнию*. тросы, электрические провода, пружины и крепежные элементы сделаны из металла.

Одно время считалось, что могыия не ударит в попасти, сдепанте исключительно из непроводящего материала, но практический опыт показал, что это не так. На самом деле молния ударяет е лопасти, не содержащие какие-либо металлические элементы, и когда в лопасти образуется дуга могьми. еозмсэег серьезное повреждение. Две стороны и/ы покрытия поверхности лопасти обыкю изготавливаются е виде отдельных листов из стекловолокна игм других композиционных материалов, склоонкхх вместе вдоль передних и задние кромок и приклоошкдх к в нутре иней несущей конструкцж. также изготовленной из стекловолокна.

Внутри лопасти еегь большие воэдухочепотенше полости, образованные покрытием поверхности и тут-ремней конструкцией и увеличивающие общую длжу лопасти. С другой стороны, покрытия лопасти обеспечивают также механическую прочность лопасти, что позволяет не использовать силовой лонжерон. 8 итоге попасти могут быть соеджены в одно целое, и. следовательно, такие лопасти могут быть без выше указа к ш клеевых соедже-жй. Существует носюлько типов лопастей е зависимости от применяемого механизма управления и тормозного устройства, а также использования иэоляциожого и проводящего композиционного материала. Пять основьы* типов представпеш на рисумсе С.1.

В лопастях типа А для торможежя испогъзуется щиток (элерон) на внешней стороне передней кромки. Не лопастях типа А местами попадания можии часто оказываются стальные шарниры щитка, и очекв» часто набгео-дается серьезное повреждение, постольку поперечное сечение стальных тросов, используемых для работы щитка, обычно является недостаточна* для проведения тока молнии.

Рисунок С.1 — Типы лопастей ветроэнергетических установок

В лопастях типа Б иаюльэуется тормоз на концевой части, который удерживается пружжой и отпускается при чрезмерной скорости вращения от центробежной силы. Что касается лопастей типа Б. места попадажя молнии особенно видны на протяжении нескольких десятков сантиметров от внешнего конца или по краям внешнего комда е месте нахождения внешнего края кхжэееото вала. Нежная от точки попадания, дуга ыогмы

61

ГОСТ Р 54418.2*—2013

образуется внутри конечной «веги к внешнему краю концевого вала, а с другого коне вала дуга образуется внутри основной попасти вниз по напраапемео к стальному крепежному фланцу на комепе лопасти. Такие внутреннее дуги неизменно ведут к катастрофическому разрушенмо попасти. Лопасти типа А и Б широко применялись для ветроэнергетических установок более старого образца мощностью 100 кВт.

Лопасть типа В — это лопасть с конивеьш тормозом, который управляется стальшм проводом. Что касается лопастей типа В. места попадания молами преимущественно находятся на протяжении нескогъких десятков сантиметров от внешнего комоа или по краям внешнего коша а месте нахождения внешнего края кошевого вала. Что касается лопастей типа В. также как и у типа Б дута молим*, образованная внутри конечной части между темой попадания и внешним краем вала, приводит к серьезным повреждениям. На лопастях типа В повреждение основной лопасти наиболее часто происходит, когда стальной провш не может провести ток могьчи. Минимальный диаметр стальных проводов, используемых для этих целей, составляет 10 мм или 12 мм для лопастей длиной 17 м. Такие провода способны проводить большую часть токов молнии и. таким образом, защищать основную лопасть от повреждения (см. В.6 с дальнейшим описамом определения размеров систем защиты).

Лопасть типа Г — это лопасть, полностью изготовленная из непроводящих материалов. Опыт с непроводящими лопастями показывает то же самое, что и с другим! типами лопастей, точки попадатя мог**** обычно находятся близко к концу. По фавнемео с другими типам! лопастей точки попадания мол»**! также могут быть распределен беспорядочно в других местах по всей длине лопасти. Лопасть типа Д — это лопасть, у которой некоторые элементы конструкции заменены углеродным композитным материалом, поскольку он обладает наиболее подходящими механическими свойствам*. В зависимости от конфетной конструкции углерод»*** компо»*-шюнный материал может использоваться в качестве элемента упрочнены покрытия лопасти, а также для несущих элементов конструкции в виде силового лонжерона и основного слоистого пластика. Благодаря его электрическим свойствам он может быть екгьочен 8 элементы вертикагъного молкюогэода СМ3. Вопросы по молниезащите лопастей ветроэнергетических установок, содержащих углеродный композиционный материал, рассмотрены в С.З.

Вспышки мол-мн. попадающие а непроводящие лопасти или изоляционные 'всти лопастей, содержащие проводимые части, можно по меньшей мере объяснить тем. что загрязнения и вода со вроно* юм делают такие лопасти более проводимым*. Лабораторные испытаны высоким напряжением показали, что дуговой разряд попадает в непроводящие лопасти, фактически обрызганью соленой водой, как если бы лопасть была металл»-ческой [20]. Другое объясне»**е заключается в том. что попасти просто находятся на пути удара молнии в ветровую турбину. Кроме того, известно, что разряды на поверхности образуются легча, чем в воздухе, и особо!ко. если на поверхности есть соль и вода. В любом случае практический опыт показывает, что серьеэ»юе повреждение мол-1Мой как непроводящих лопастей (тип Г)- так м лопастей, содержащих утлеродньм композиционный матер»*ал (тип Е), воаджэет довольно часто, и поэтому необходима молниезащита.

Примечание — Ссылки на литературные источники указан* цифрам! (х) в данном приложи**! и представлены в библиографическом списке.

С.1.2 Механизм разрушения лопасти

Типичными видами разрушений а точках —------— малым* являются pacc/юоыио и сжигание компоэши-

о»*юго материала поверхности, а тахжв нагревание игч ппавле»**е металгмческих элементов, служащих точкам* крепления.

Наиболее серьезные повреждения лопастей ветроэ»*ергепыеских установок возникают, когда молния образует дул* с высокой энергией внутри попасти »*э-за попадания в незащише»*ную часть поверхности лопасти. Дуги могут образовываться в воздушном пространстве внутри лопасти или вдеть внутрем-мх поверхностей. Другой в»*д повреждения набгмдэется. когда ток молнии игы его часть проходит в или между слоями хомлозицио»**ых материалов. ил* в клеевых греиачах применитегьно к системе верительных молниеотводов, возможно, из-за того, что в этих слоях и трещинах накапывается вода. Удар»*ая волна. аызва»мая таким* внутре»***ми дута»*!, мажет буквально взорвать лопасть, разорвав поверхность лопасти вдогъ кромок и от внутреннего силового лонжероне. Рассматриваются все степе»** повреждения, тучная от трещж на поверхности до пол»юго разруше»**я лопасти. В некоторых случаях ударные волны распространяются от лопасти, а которую ударила вота. через ступицу в другие лопасти, вызывая их поврежде»че.

Внутренние дуги часто образуются между точкой попадания молн»*и на кончике лопасти и каким-л»*бо токопровоопцим элементом внутри лопасти. Что касается типа В. повреждение «вето сеодотся к поврежде***о концевой части, а основная часть лопасти не повреждается. Повреждение основных частей лопастей типа В обычно наблюдается, когда дута образуется внутри основной части лопасти. Обычно это происходит в тех случаях, когда статъной провод, управляющий тормозом концевой части лопасти, имеет нодосгаточ»юе поперемое се*е-нив для того, чтобы проводить ток молнии из кошевого вала в ступицу. Что касается лопастей типа А. основная часть лопасти разрушается. Явление. аызыва»ощее серьезные ловрежде»**я ко»*струкции лопастей ВЭУ. является. следовательно. образова»**ем ударной вотмы вокруг дуги могм** внутри лопасти. Незначительное повреждение может возникнуть, когда дута магм** образуется на а»*ешней поверхности или когда ток молнии проводится с помощью металлических элементов с недостаточным поперечньв* сечением. Не следует путать вьюокоэнергеги-чоское внутреннее дутообраэование. вызывающее повреждение конструкции, с ниэкоэнвргепеюскими часпгды ми разрядами, указанными в С.2.4

62

ГОСТ Р 54418.24—2013

С 2 Методы зашиты С.2.1 Общие положения

Общей проблемой молниезащиты лопастей ВЭУ является безопасное проведение тока молит от гожи попадания до ступм|ы таким образом, чтобы избежать обраэовэтя дуги молнии внутри лопасти. Этого можно достичь путем увода тока молти от точен попадания по поверхности к комелю попасти, используя металлические проводники, прифвпленные как на поверхности лопасти, так и внутри нее. Другим методом является добавление проводящего материала к самому материалу поверхности лопасти, делая, таким образом, лопасть достаточно токопроводящей для безопасного прохода тока молнии к комелю лопасти. Варианты этих двух методов используются для лопастей ВЭУ (рисунок С.2).

Прие1.чик    Прием**

Рисунок С.2 — Принципы молниезащиты для лопастей большое ВЭУ

С-2.2 Воздушные системы перехвата ударов молнии, расположенные на поверхности лопасти или помещенные внутри

Металлические проеодниси на поверхности лопасти, служащие в качестве воздушной системы перехвата ударов молнии или системы вертикальных молниеотводов, должны иметь достаточное поперечное сечение, чтобы обладать способностью выдерживать прямое попадание молит и провозить весь ток молнии. Кроме того, необходимы точные размеры, чтобы добиться надежной фиссации с поверхностью лопасти. №<нимальное поперечное сечение для алюминия — 50 мм2. При использовании металлических проводников с указанным митмагъным поперечным сечением могут возникнуть проблемы а достижении их надежной фмкезщы. Бопее того, проеодтки. установленные на поверхности лопасти, могут подвергнуть риску ззредтамику лопасти игм производить нежелательным шум [21]. [22].

Для молниеотводов, помещенных в лопасть, используются провода или оплетка кабелей как из алюмитя. так и из меди. Существуют системы защиты. 8 которых металлический проводник, соединен*»! с комепем лопасти. находится или на поверхности лопасти вдоль ее задней кромки, или внутри задней кромки. Некоторые конструкщы лопастей имеют металлические проводим», расположен*» едать передних и эадтх кромок (тип В). Кроме того, некоторые конструкции имеют металшческие молтеуповитегы. расположенные на поверхности вокруг лопасти а нескольких точсах вдоль лопасти, каждый из которых соедтен с проводникам, расположенным вдоль кромок лопасти [22] — [26].

С.2.3 Клейкие металлические ленты и сегментные ленты молниеуловителя

Клейкая алюминиевая лента, расположенная на поверхности попасти, может испотъэоваться а нескогъ-ких исследованиях. Однако такие ленты имеют тенденцию отклеиваться в течение нескогьких месяцев [23] и [27]. При уелоои!. что проблема сохранения ленты на лопасти может быть решена, возможно, металлические ленты могут быть полезным методом защиты особенно в качества модернизацт для существующих незащищенных лопастей. Следует, однако, отметить, что богъшие ударные вогъы сеязаы с ведением асгышки абгызи поверхности лопасти [21]. Это может привести к повреждению структуры.

63

ГОСТ Р 54418.2*—2013

Некоторые эксперименты с сегментными лента*» молниеупоеителя проводит»сь ранее [28] и [29]. Такие сегментные ленты используются на обтекателях антоны летательного аппарата, поскольку они не влияют на сигнал радара. Использование сегментированных лент молниеулоаителя с длительным сроком службы как части моге**еэаие*ты для лопастей ВЭУ. содержащих углеродный композиционный материал, рассмотрено в литературе ]30].

Возможно, что металтмчесхая лента может быть испогъэоеана в качестве одноразовой защиты, которую необходимо заменять после удара молнии.

С2.4 Внутренние системы вертикальных молниеотводов

Решение вопросов, связанных с проводниками. расположенными на поверхности попасти, заключается в том. чтобы расположить молниеотводы внутри лопасти. Металличесхие крепленмя для проводника проходят аеоэь поверхность и служат в качестве отдельных приемнмков молнии. Такие системы зашиты используются на летательных аппаратах [21].

Система молниеэащиты. испо/ъзуемэя для многих лопастей и производимая в настоящее время, имеет отдельные приемники молнии, расположение ж кончике лопасти (типы А и Б на рисунке С.2). Система вертикальных молниеотводов проводит ток молнии от приемжкое на кончике к комелю лопасти. Для лопастей с тормозам* на концевой части стагъной провод, управлявший нонжком. используется в качестве вертикального молниеотвода (тип А). Если лопасть не имеет тормозов на концевой части, то маэый провод, расположенный вдоль внутреннего лонжерона, используется в качестве вертисалного могыиеотэода (тип Б).

Было изготовлено несколько тысяч лопастей с такой системой моге«*езащиты (тип А и Б на рисунке С.2). 0«п> успешен опыт работы с данной системой молные защиты для лопастей дгыной 20 м [31]. Принкмп испогь-эования одного игы нескогьоос внешных средств воздушного перехвата асгмиек могыии. соединенных с агутрен-н**м вертикальным молниеотводом, широко использовался многими изготовителям* для лопастей до 60 м. Для таких дл1ыых лопастей опыт показал, что существует риск прямого попадания могеми через слоистый материал во внутренний вертикальный молниеотвод, вызывая серьезное повреждение лопасти. Эти проблема. г>о-види-мому. связаны с неконтролируемыми частичными разрядами, образующимися от внутренних токопроводящих частей (вертикальным молниеотвод, элементы соединения и т. п.).

Когда тасие жэкоэнергвтические части1 *мо разряды образуются от внутреммх металлических частей лопасти. ом* будут распространиться равномерно быстро, так же как разряды, образующиеся от приемников. Как только эти внутреннею разряды ударяет во внутреннею поверхность лопасти, они будут по отношение к частичным разрядам на внешней поверхности лопасти усиливать электрическое напряжение на слоистый материал. Увеличенное напряжение, возможно, не является проблемой для ограниченного м*сла частых изменений поля (приемники удара молнии игм соседние конструкции), но когда лопасть подвергается воздействию нескольких удодов во время всего срока службы, напряжение может со временем образовать целый электрический пробой. Физическое воздействие на лопасть с канала электрического пробоя такого высокого напряжения довольно ограничено, но повреждение, связамюв со следующим током могем* будет разрушительны**, как указано в С. 1.2.

Таким разрядам можно препятствовать или устранять их путем зашиты внутреннего вертикального мол* ню отвода и других проводящих элементов в попасти при помощи электроизоляционного материала, таким образом, уменьшая проблему [32] и [33].

С.2.5 Проводящие материалы поверхности

Альтернативой воздушной системе перехвата всгышек молнии, рэсположем-юй на поверхности лопасти, является создание самой проводящей поверхности. В авиационной промышленности мол нив защита стеклопластика и углепластика для крыльев и поверхностей, подвергающееся воздействию могении. достигается путем добавления проводящего материала во внешние слои, таким образом снижая повреждение небольшой области в точка попадания молнии. Проводящим материалом может служить металл, напыленный на поверхность, волокна с металличесхим покрытием во внешних слоях композиционного материала, металлические провода, вплетенные во внешние слои композиционного материала кш металтмчесхие сетки, размещен**? прямо под поверхностью [21]. [26]. [34] и [35]. Молниезэщита лопастей ВЭУ сделаю из металличеаюй сетки, помещенной вдогь сторон лопастей прямо под наружи*** отделочным слоем (О на рисунке С.2). Иногда самый кончик лопасти иге* сделан из металла или покрыт метэлгенческой пластиной [23]. [24]. [25]. [26]. [36] и [37]. Преимущество использования металге*ческих сеток иге* других тонкостенных проводящих поверхностных элементов для вертикальных молниеотводов заключается в том. что возможные внутренние проводящие элементы (углерофым композиционный материал) защищены от электрического поля и. следовательно, от прямого касания молнией. Индуктивное падение напряжения вдоль молниеотвода, связанное с большим перепадом тока, будет немного снижено, что храню важно, унтъвая рисх боковых вспышек. Однако необходимо учитывать также риск прямого попадания могем* в ребро таких тонкостенных элементов и возможность неравномерного распределения тока из-за поверхностных эффектов.

С.З Элементы конструкции из углеродного композиционного материала

Углеродные композиционные материалы были иоюгъзованы для концевых валов для небольших лопастей и в настоящее время, как правило, испогъзуются как материал армирования больших лопастей. Благодаря своим превосходным механическим свойствам материал используется как для силового центрального лонеквро-на. так и прямо в поверхности лопасти. Предполагается использовать углеродный коыпознщионньм материал

64

ГОСТ Р 54418.24—2013

для элементов конструкции и дальше, так кая размер лопастей увеличивается. Поэтому основной вопрос закто-чается 8 том. как углеродный комлоационный материал реагирует на воздействие током молнии, попадающим и протекающим внутри материала. В данном случае два электрических свойства углеродного композиционного материала е значительной степени отличают его от изотропных проводящих материалов, таких как металлы, удельная электропроводность по постоянному току и степень «изотропии. Для удельной электропроводности по постоянному току углеродного композиционного материала обычно установлено значение, которое в 1000 раз моке значения для апоминия. т. е. 3.5 на 104 cWm. Это является приблизительном эначенмем. установленном для двуооох пластин из тканного углеродного кон>тоэиционного материала, используенных для поверхностей небольших летательных аппаратов, и измеренным параллельно с поверхностью образца [35] и [38].

В зависимости от реагъной конструкции и технологии прошивки электропроводность углеродного композиционного материала имеет очень высокую степень анизотропии. Например, есть данные по электропроводности образцов из углеродного композиционного материала, используемых для испытаний на удары молмм в авиационной промышленности. Электропроводность таких образцов меняется в пределах четырех порядков вели» ей для разных направлений тока [39]. Поэтому реэннсгивный нагрев углеродного композиционного материала при подверженности высоким плотностям тока может быть критичным. Особенно в точках попадания молнии, где высокие тот входят в довольно замкнутую область, температура из-за потери джоулей может превышать температуру испарения матрицы (приблизительно 200 *С). Когда матрица испаряется, давление от выделяющихся газов может вызвать разрушение и расслаивание углеродного композиционного материала. Углеродный компо-энционньм материал даже мажет сгореть, особенно в точке попадания молнии (35).

Если углеродный композиционным материал используется е летательных аппаратах считается обязэтелъ-ным использовать молниезащиту для элементов из углеродного композиционного материала, которые могут быть поражены могнивй или могут проводить ток молнми. Быт случаи повреждения мот ной концевых валов из углеродного композиционного материала для лопастей ВЭУ. Некоторые лабораторные эксперименты выявили проблемы, касающиеся валов из углеродного композиционного материала, проеодтцих ток молнии [40]. Лабораторные испытания лопастей с покрытием из углеродного композиционного материала показали расслоение и сжигание поверхности в точке попадания молми [20] и [30]. Поэтому требуется защита поверхностей из углеродного композиционного материала от пряных ударов могмии как с помощью нанесения достаточного слоя иэопя-тонного материала, так и с помощью экранирования внешних устройств отведения молнии. Так как проеодяиий углеродный композиционный материал чаще всего является параллельным путем прохождения тока молнии относительно вертикального молниеотвода, необходимо металхмзироеать углеродный композиционный материал с другими токопроводжцими элементами. Для каждой конжретной конструкции лопасти во избежание критичного напряжения между углеродным композиционным материалом и вертикальным молниеотводом необходимо определить, достаточно ли мало пространство между эквипотенциальной металлизацией. Критичным напряжением в данном контексте является напряжение, которое может потенциально пробить изоляционный слой между углеродным южпозиционным материалом и вертикальным молниеотводом, воздействуя не механическую прочность яоиструпан.

После распределения тока молнии по площади с широким поперечным сечением из углеродного компот-■ мпппгуп материала такие кпыгтруамм могут проводит*, ток мтни бек повреждений

С.4 Конкретные вопросы, касающиеся токопроводящих элементов

К токопроводящим элементам, рассмотренным в настоящем разделе, относятся все другие токопроводящие части лопасти, за исключением приемников и системы вертикальных молниеотводов, рассмотренных в С.2. и возможного углеродного композиционного материала, рассмотренного в С.З.

Датчик игм маяк и лроесда

Рисунок С.З — Индуктированные молнией напряжения между молниеотводом или юмструщией и проводами датчика

65

ГОСТ Р 54418.2*—2013

Провода для датчиков. помещо»чыо на поверхности или внутри попасти, могут подвергаться воздействие сильных магнитных полей, которые вьфабатывают разрушительное напряжение между молниеотводом и друтм-*м проводами в попасти, как показано на рисумсе С.З. Tame провода следует убрать, если возможно. Ест нет. то и датчики, и провода должны быть защищены соответствующей эквипотенщиальной металтзацией с системой вертикальных молниеотводов и экранированы или закрыты внешними приемникам* молнии. Открытые внешние приемники молнии прямо на наружной стороне внутренних токопроводящих элементов позволяют защищать внутренние конструкции от прямого попадания молнии. Более того, риск получения частичных разрядов от внутренних проводов уменьшается, если тщательно закрыть токопроводящие провода электроизоляционными материалами. Обратите внимание, что высокий ток и напряжение можно индуктировать в изолированных замкнутых цепях проводника вблизи системы вертикали ых мол шоотводое Такие выбросы могут вызвать внутреннее искрение. возможно, что конструкции, которые объединяют электричесхие провода, связанные с датчиками, световые сигналы и другие системы молниезащиты. включая вертикальный мотиеотаод. могут наиболее эффективно предотвращать поереждотп данеых систем. Для эффективной молниезащиты лопасти и функционирования систем, находящихся внутри нее необходимо тщательное согласование конструкций этих систем. Подобным образом должны рассматриваться металлические элементы конструкции внутри попасти, т. е. противовесы, амортизаторы. платформы и т. п. Все токопроводящие части в лопасти должны быть спроектировав таким образом, чтобы уменьшать усиление электрического поля и должны быть соединены эквипотенциальной металлизацией так. чтобы уменьшить риск появления внутренних разрядов. Что касается электропроводки, важно, чтобы внешние устройства воздушного перехвата вспышек моими защищали внутренние токопроводящие элементы от электрического поля. т.е. от прямого попадания молнни.

Ест другие токопроеоднщие элементы расположены в лопасти, тате как навигационный маяк в концевой части попасти, датчики могьыи. аппаратура контроля текущего состояния и т. п., они всегда должны быть экранированы о* одними приемниками молнии. уменьшая, таким образом, рисх прямого попадания молим* в конструк-1В*ю- Как было рассмотрено выше, рисх появления внутренних разрядов, еозмоямо приводящих к пробою покрытия лопасти, можно снизить путем тщательной защиты всех внутренних токопроводящих частей при помощи электроизоляционного материала.

С.5 Эффективность перехвата

Эффективность перехвата зависит от методов молниезащиты с использованием отдельных воздушных систем перехвата вспышек молнии, расположены* на поверхности лопасти. Любые устройства воздушного перехвата всльаиек могми и удлинители устройств воэдушюго перехвата вспышек мотни (сплошные проводимо* и сепдентные молниеотвода на поверхности) необходимо разместить так. чтобы снизить вероятность пробоя неодоводящей поверхности до допустимого уровня.

Расположение устройств воздушного перехвата вспышек молнии должно быть таким, чтобы разрядное наодяжем«е по непроводящей поверхности лопасти было меньше, чем напряжете пробоя покрытия лопасти. В действитегьности и напряжение пробоя покрытия лопасти, и разрядное напряжение поверхности будет трудно установить, так как ожидаются изменения из-за разных компоэмвюнных материалов, а также влияния износа, трещин, влажности и загрязнения. Более того, на эффективность перехвата сегментных мопмоогводое и огдегь-шх приеквыкое будет влиять присутствие проводящих материалов внутри лопасти.

Для лопастей длиной до 20 м приемники на концевой части должны быть проверены. Анализ распределения точек попадвм*я молнии для лопастей из стеклоеояюкна длиной 39 м показал, что большинство ударов молнии касается конюееой части лопасти (88 %). Другие удары мотии. как правило, попадают в участок лопасти, расположенный е 5 м от концевой «всти.

Испытания высоким напряжением на удары молнии на образцах для исгытаний. представляющих конструкцию. эффективны для выявления недостаточной защиты приемника. Однако требуются дальнейшие исследования в особенности влияния влажных, загрязненных и изношемых лопастей.

В настоящее время разрабатываются методы «испенного расчета, используемые для определения возможных зон попадания молнии на лопастях и гондоле, и расчеты годового количества прямых попаданий еоь-шек молим* е конкретные конструхцм* [41] и [42]. После того, как будет потостью изучен потенциал и использование даниых моделей, они могут быть испогъэоеаны для оценки поеерхнюстей. куда, вероятно, мажет ударить молния, если эти поверхности токопроводящие или имеют приемники. Однако маловероятно, что методы чис-леннюго моделирования могут точно спрогнозировать, будет ли пробита непроводящая конструкция лопасти, игм установить количество и места расположения приемнисоа. необходимых для предотвращения пробоев. Это может вызвать сложность большинства конструпий лопасти, а также динамку образования и роста многокрапых стримеров. Таким образом, методы «ысленного расчета могут стать полезными средствами проектирования, а испытания подходящих конструкций высоким напряжением на попадание молнии, как рассмотрено в С .2. могут применяться для обеспечения долотительной гарантии эффективности защиты

С.6 Определение размеров систем молниезащиты

Материалы, ислользуошо для молниезащиты лопастей ВЭУ. должны выдерживать совместные воздействия электрических, тепловых и электродинамических нагрузок, создаваемых током молнии. Номинальные размеры для материалов, ис польз уендых для устройств воздушного перехвата вспышек молнии и вертикальных молниеотводов. представлены е таблице С.1.

66

ГОСТ Р 54418.24—2013

Таблица С.1 — Материал, конфигурация и минимальная площадь поперечного сочен мл проводников для воздушного перехвата ударов молнии, стержней устройств воздушного перехвата ударов молнии и вертикальных молниеотводов

Материал

Конфигурация

Номинальная площадь поперечного сечения, ми2

Примечания * ®

Медь

Сплошной плоский

50">

Топцина 2 мм

Сплошной с круглым сечением9'

50">

Диаметр в мм

Многожильный

SO”)

Диаметр каждой жигы 1.7 мы

Сплошной с круглым сечением*’ d>

200

Диаметр 15 мм

Медь с алюминиевым

Сплошной плоский

50h>

Топцжа 2 мм

покрытием*’

Сплошной с круглым сечением9'

Диаметр 8 мм

Многожильный

50tl}

Диаметр каждой жигы 1.7 мм

Алюмжий

Сплошной плоский

70

Топцина 3 мм

Сплошной с круглым сечением

SO”»

Диаметр 8 мм

Многожильный

50h*

Диаметр каждой жигы 1.7 мы

Алюмие мооый сплав

Сплошной плоский

50**

Топцина 2.5 мм

Сплошной с круглым сечением

50

Диаметр 8 мм

Многожильный

50ft*

Диаметр каждой жигы 1.7 мм

Сплошной с круглым сечением*1

200

Диаметр 15 мм

Сплошной с круглым сечением. с медным покрытием

50

Медное покрытие радиальной толщиной минимум 250 мкм с содержанием меди 99.9 %

Оцинкованная горя-чем способом сталь'”

Сплошной ПЛОСКИЙ Сплошной с круглым сечением

50h>

50

Топцжа 2.5 мм Диаметр 8 мм

Многожильный

50tl}

Диаметр каждой жигы 1.7 мм

Сплошной с круглым сечением** в>

200

Диаметр 15 мм

Нержавеющая сталь**

Сплошной плоский **

50h>

Толщина 2 мм

Сплошной с круглым сечением •>

50

Диаметр 8 мм

Многожильный

70n*

Диаметр каждой жигы 1.7 мы

Сплошной с круглым сечением* d>

200

Диаметр 15 мы

Сталь

Сплошной с крутым сечением. с медным покрытием

50

Медное покрытие радиальной толщиной минимум 250 мкм с содержанием меди 99.9 %

в) С минимальной толщиной горячего игм гальванического покрытия 1 мкм.

Покрытие должно быть гладким, непрерывным и без подтеков, с минимальным весом 3S0 г/м2 для сплошных проводмясов с круглым сечением и 500 r/м2 для сплошных плоских проводников.

67

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Окончание таблицы С. 1

41 Применяется только для стержней устройств воздушного перехвата всльяиек могме*. Там. гое мехам*-ческое воздействие, такое как ветровая нагрузка, не является критическим, можно использовать стержм* устройств воздушного перехвата всгышек молнии диаметром 10 мм. максимальной длиной 1 м и с дополм*-тельным с креплением.

а) Применяется только для заземляющих вводное стержней,

•> Хром > 16 %. кпеель > 8 %. углерод < 0.07 %.

1 Для проводников кз нержавеющей стали, помешенных в бетомшй фундамент и/или нахоаяцихся в непосредственном контакте с воспламеняющимся материалом, минимальные размеры необходимо увели-чггь до 78 мм2 (диаметр 10 мм) для сплошное проводников с круглым соченном и до 75 мм2 (минимальная толщина 3 мм) для сллоимос плоских проводников.

в* Для отдельных проводников, где механическая прочность не является важным требовам*ем. нош*-напьная площадь 50 мм2 (диаметр 8 мм) может быть уменьшена до 28 мм2 (диаметр 6 мы). В этом случае необходимо уделить внимание сокращению рэсстоямя между крепежными элементами.

** Для отдегъных проводников, где тепловой и механический факторы являются важными, номинальная площадь может быть увехмчена до 60 мм2 для сплоимых плосоие проводников и до 78 мм2 для сплошных проводников с круглым сечением.

'• Минимальное поперечное сечение во избежание плавления — 16 мм2 (медь). 25 мм2 (алюминий). 50 мм2 (сталь) и 50 мм2 (нержавеющая сталь) для удельной энергии 10 000 кДж/Ом. Для получения дополнительной информэщм см. стандарт [1].

0 Допускаемо отклонения для площади поперечного сечения — 3 %.

Площади поперечного сечения, описаныо выше, приводятся в качестве ориентира, устаноепемюго для простых проводимое. Для тамх конфигураций повышен мо температуры, связанное с током молнии, можно определить аналитическим иш цифровым способом. При рассмотрении элементов для конфетных применений, таких как гибкие вертикагьню молниеотводы, и элементов с более сложной геометрией, таких как приемники, элементы соединений, расширенные проводимо* из фогъги и т. п_ принимают во внимание разные размеры: для таких элементов проверка конструкции должна проводиться на основе лабораториях испытаний. Когда отдегъ-ные элементы молм*езащиты соединяются, образуя ценную конструкцию лопасти, рекомендуется провести испытание окончательной конструкции.

Элементы, на которые действует нагрузка, такие как стальные тросы для тормозов на концевой части лопасти, могут быть даже более твердыми, так как механическая прочность уменьшается при нагревании до высоких температур. Было несколько случаев со стагы-ыми тросами для контроля тормозов на комюеой части лопасти, когда они сломались или расплавихмсь из-за тока молнии даже для проводов диаметром до 10 мм (площадь поперечного сечемся 78 мм2).

Поеьшение температуры проводников, проводящих ток мотмы. можно рассчитать, как показано в уравнены (С.1). Конструктор должен учитывать повышение температуры всех компонентов, подвергаемых воздействие полного игы часгичюго тока motmim. и гарантировать, что зги компоненты достаточно лромцо для выполнены своей фумщии срезу после удара могмм

\wiRa-po

I Я2 У

(С.1)

где ц — во — повышение температуры проводимое, К: а — температурной коэффициент сопротивления. 1/К;

W/R — удельная энергия импугъса тока. J/X2;

Ро — удельное омичеосое сопротивление проводнжа при температуре окружающей среды. Ом. д — площадь поперочюго сочен мл проводника, м2: у — плотность материала, кг/м3:

Су, — теплоемкость. Дж/юК.

В табгеще С2 представлены исходное данные к уравнение для ст»*дартных материалов, и в таблице С.З представлен* повышения температуры для нестандартное проводимое. Следует отметить, что в случае испогъ-эоеания проводов с предварительной нагрузкой температура не должна повышаться до точки плавления, чтобы не вызвать повреждение.

68

ГОСТ Р 54418.24—2013

Таблица С.2 — Физические характеристики стандартных материалов, используемых а системах молние зашиты

величина

Материал

Алюминий

Мята* сталь

Медь

Нержавеющая

сталь*

Ре. 0м

29 10-»

120 • 10-*

17.8 • 10*»

0.7 - 10-*

о. 1/К

4.0 10*3

6.5 -10*3

3.92 • 1C3

0.8 - 10*3

у. кг/м»

2700

7700

8920

8.0 • 10»

0*. ’С

658

1530

1080

1500

С,. Дж/кх

397 • 10»

272-10»

209- 10»

С.. Дж/кг К

908

469

385

500

Примечание — В нэстосвцей табтще применены следующие обозначения: в, — температура плавления. *С;

— скрытая теплота плавпошя. Дж/кг.

* Аустенитная немагнитная.

Таблица С.З — Повышеьме температуры (К) для нестандартных могааюстводое а виде функции W/R

Поперечное сечение, мм*

Материал

Мятя сталь

Медь

Нержавеющая

сталь*

WjR.

МДж/Ом

W*.

МДш/Ои

W/R.

МДж/Ом

Wilt

МДчОм

2.5

5.в

то

2.S

5.6

10

2.5

5.6

то

2.5

5.6

то

4

10

564

169

542

16

146

454

1120

56

143

309

25

52

132

283

211

913

22

51

98

940

50

12

28

52

37

96

211

5

12

22

190

460

940

100

3

7

12

9

20

37

1

3

5

45

100

190

* Аустенитная немагнитная.

Что касается воздействия на устройства воздушного перехвата всгышек молнии, стандарт предлагает использование модели падения напряжения на аноде игм катоде. Модель подразумевает, что вся нагнетаемая энергия а ножках дуги используется для испарения материала основы, тем самым пренебрегая рассеиваю» тепла внутри металла. Объем расплавленного металла соглаоно данному консервативному подходу мазнею найти с помощью формулы (С.2):

о

1

(С.2)

где V — обьем расплавленного металла, м»;

и4 С — падение напряжеюня на аноде или катоде (подразумевается как постотная ветчина). В: О — заряд тока молам. Кл. у — плотность материала, кг/м3: с* — теллоемяость. ДжДкгК);

69

ГОСТ Р 54418.24— 2013

6s — температура плавления. 'С:

ву — температура окружающей среды. *С;

с, — афытая теплота плаалекмя. Дж/кг.

Используя типичное падение напряжения на аноде или катоде иле в несколько десятков вольт, модеть приводит к преуветмчению объема рэсплавлемюго металла.

С.7 Соединение лопасть — ступица

В комеле лопасти система вертмсальных молниеотводов обычно подсоединяется либо к крепежному фланцу лопасти, гмбо к стугаще.

Если лопасть имеет регулируемый угол поворота (тип Г)- ток ыотии может либо пройти бесконтрольно через подшипник для поворота лопасти, или же какоечмбудь соединение должно проходить через подшипмес. такое как скользящий контакт или гибкий соединительный кабель с достаточным провиса чем для винтового движения. Гибкое соединение через подшипмис можно соединить с внутренней частью вертикального молниеотвода от лопасти.

В лопастях с тормозом на концевой части (тип В) должна быть эащпиена гидравлическая система, которая активирует провод управлемы. Стандартные гидравлические цитндры. которые обычно используются, могут быть повреждены в результате искрения от стержня к корпусу цитещра. Как правило, гидравтчеомй цилтдр защищают путем увода малыми через гибкую металлизированную перемычку с достаточным провисанием для обеспечемя движамп. игж же используется осольэяший искровой зазор или щетка для увода тока молнии от гидравлического циткдра. Другой подход ислогьения скользящего воздушного зазора рассмотрен в [40].

Необходимо уделить внимание уменьшению провисания в таких металгызированных перемычсах. так как индуктивное падение напряжения через провисающую часть макет быть очень сипьньш. вызывая тем самым недостаточную заиапу цилиндра [40].

70

ГОСТ Р 54418.24—2013

Приложение D (справочное)

Технические требования к испытаниям

0.1 Общие положения

В настоящем приложении рассмотрены возможные методы испытаний для разработки новых конструкций лопасти hjm проверки существующих конструкций относительно их способности справляться с воздействием разряда мотни. Методы испытаний, приведенные для лопастей, могут быть применимы и к другим объектам ВЭУ. таких как обтекателя» ступицы, ступица, гондола или другие их детали.

Объектами испытаны* должны быть образцы лопасти, вклочая концевую часть и сушествеи-ый участок лопасти, находящийся внутри концевой части, для представления полной конструкты молнивэащиты и конструх-ции образца лопасти, а также взаимодействие системы молниезащиты. вертикального мотиеотвода. соедимт-тегьных элементов вергика/ъного молниеотвода, других элементов системы мол те за щиты и конструкции образца лопасти. Технические требовамгя к испытаниям разделены на два подраздела:

•    иетяктаеыя высоким напряже*ыем на удары мотии проводятся для определения конфетных точек попадания мотни и каналов пробоя через непроводящие материалы, таким как лопасти и гондолы ВЭУ. Поскогъку электрические токи, которые появляются во время даншх испытаний, представляют иплюитагъно токи лидера молнии, а не токи гораздо более сильного удара, испытаны на попадание тока молнии претазначеш исклкни-тельмо для указаны пути(-ей). которые могут быть выбраны разрядами молнии. Повреждение е результате данных испытаний несравнимо с возможным повреждением от токов молнии;

•    испытания высоким напряжением на физическое повреждение проводятся для оценки реального повреждения от тока молнии. Представленные методы испытания применяются как к цельной конструкции кошевой части лопасти, так и к небольшим участкам вертикального молниеотвода, например, элементам соединены и т. п. В данных истытаниях не выявляются наиболее возможные точки попадания молнии.

Критерии приемки и браковки для каждого испытания должны быть определен»! и установлены изгото-

0.2 Испытания высоким напряжением на удары молнии

Данные испытания проеодятся для определения точек попадания мотии и каналов электрического пробоя через непроводящий материал.

D.2.1 Испытание на попадание молнии с использованием начального лидера

D.2.1.1 Цель испытания

Данюе испытание предназначено для лопастей ВЭУ. но мажет применяться для гондол, изготовленных из стекловолокна или других непроводящих мегериалов. Это испытепие можно иепогьэомть для определения.

•    местонахождения возможных точек приложения лидера и искрения ww каналов пробоев на лопастях и других непроводящих конструкциях:

•    оптимального расположения устройств защиты (воздушной системы перехвата вегышвк могими. прием-

■ весов):

•    каналов искрения иты пробоев по или через доэпектрические поверхности:

•    технических характеристик устройств защиты.

D.2.1.2 Образец для испытаний

Образец для испытаний должен представлять попасть в натуральную ветчину или часть лопасти. Часть лопасти, которую необходимо протестировать, зависит от деталей конструкции попасти и от конструкции молни-еэащигы. Ниже представлены некоторые указания по выбору образцов лопасти. Ооювше принцип»! закточэ-ются в том. чтобы подвергнуть все части лопасти и конструкции ее защиты воздействию электрических полей, предшествующих касанию тмдера мотии.

Ест попасть состоит из композиционного материала одинаковой толщины, по каибогъшей длине лопасти можно протестировать внешнюю часть лопасти.

Ест в молниезащите лопасти используются тотько один или два разобщенных устройства воздушного перехвата вспышек молнии, расположенных в концевой части, то можно испытать внешнюю часть попасти, но если мот иоотэод находится внутри лопасти, испытываемая часть должна иметь достаточную дону для того, чтобы проверить, не возникнут ли пробои от концевой части через покрытие к системе вертикальных молниеотводов.

Ест е мольне защите лопасти используется воздушная система перехвата эсгышек молнии, состоящая из множества отдельшх пар (т. е. терминалов на противоположных поверхностях лопасти) устройств воздушного перехвата вегъяиек молнии, расположенных на рэсстотмы х метров друг от друга, и целью является определение максимального расстояния х. то в образец для испытания должны входить, по меньшей мере, две пары устройств

71

ГОСТ Р54418.24—2013

воздушного перехвата вспышек молмы и ыикмыум полоемна расстояния до следующего встроенного устройства воздушного перехвата вспышек мотми. Для получения результатов, подобных результатам при эксплуатации, длюты образцов для ислытамш долями составлять от 6 до 20 м.

Есть* в мольмезащите попасти используются другие инструкции устройств воздушного перехвата вспышек молнии и вертикаганых молмюотводое. размер образца для испытания должен охватывать все детали, которые необходимо испытать. Для молниеотводов, установленных снаружи, концы образцов для испытаний должны быть закруглены с помощью проеодяцих тороидое во избежание случайного усилетя поля в этих выступающей

'вСТЯХ

Есгы цагаю испытаьыя является изучение и разработка детального варианта консгрупви. в которую входит небольшая часть попасти {г е. концовдл или средняя часть лопасти), то можно исгатать более мелкие образцы, включающие варианты конструкции. Однако необходимо отметить, что электрическое поле между магам образцом для испытания и противоположным электродом отличается от электрического поля при представлении целой лопасти. Из-за этих отличий тороиды для определения напряженности поля или слегка закругленные противоположные электроды могут быть необходимы для предотвращаемы нереаганых исхрений от встроенного конца гаких образцов для исгатаний в зависимости от реальной геометрии.

Дгь*ы образцов для испытаний, в целях оптимизации конструкщн концевой «ести лопасти, которые приветы к получению результатов, подобных результатам при эксплуатации, находятся в диапазоне от 3 до 6 м.

Для получения реальгах результатов испытэ-мя должны быть учгекы любые покрытия и покраска поверхности.

Токопроеодяцие элементы, такие как маяки, датчики и могьиеотвод (-ы). обычно установление в образце для исгатэния {отдеганая лопасть, концевая часть лопасти или средняя часть лопасти), должны быть представлены внутри образца для исгатаний.

Эти детали необходимо установить в тех же томах внутри образца для испытаний, что и в юнструкцю* лопасти или гондолы. Если токопроводящие образцы можно разместить в нескогакмх положениях, то для испытаний следует взять наиболее неблагоприятные. Как правило, это положения с наименьшим расстоянием до непроводящих покрытий или с наиболее сильной интенсивностью электрического поля в направлемых, перпен-джулярных к внешней поверхности. И образга новых лопастей, и образцы, которые ранее подверггысь износу механичеамм путем, могут использоваться до тех пор. пока на них не появятся повреждения в процессе механического старения.

D.2.1.3 Схемы испытательной установки

Существует три схемы испытательной установки, обозначаемые как схема испытательной установки А. схема исгатательной установки Б и схема исгагатепьной установки В. которые могут быть использованы. Схемы испытатегаюй установки А и Б являются наиболее подходящими для исгатаний на цельных лопастях, используемых для разработки и проверки конструкции. Схема испытательной установки В наиболее подходит для доео-дсмгах исгатаний для оценки конструкции панели наружной обшивки и возможных конфигураций лент мошмо уловителя.

Каждая схема испытательной установки подразумевает создание электрической активности в виде короны. стримеров и лидеров в исгагтэтегамом образце (а не во внешнем электроде), которые возникают а лопасти ВЭУ непосредственно перед попаданием могмы. После включения ионизации воздуха в исгататегаюм образце. стример будет продвигаться по направлемьо к противоположному электроду, который должен иметь крутую геометрическую форму для представления эквипотем*«альной поверхности электрического поля на некотором расстояню* от выступающей части попасти. Таким образом, агмяние внешнего испыгатегаюго электрода на результаты испытания минимизировано Схемы испытательных установок А. Б и В с указа* мом высоковольтного генератора, испытательного образца и внешнего электрода представлены не рисунках D.1. D.3 — O.S.

Схема исгатательной установки А является наиболее подходящей, так как обычно она допускает испога-зование внешнего электрода большего размера (т. е. проводящую поверхность на лабораторной площадке) и создание наиболее реалистмчюго электрического поля вокруг образца лопасти.

Схема испытательной установки Б предназначена для создания такого же электрического поля вокруг образца для исгатэния. как а схеме исгататегаюй установки А. но с возможностью использования более крупных и тяжелых образцов для испытания и размещения опорных конструкций на лабораторной площадке. При таком расположен»** электрод большого диаметра должен подвешиваться над образцом для испытания. Богатой диаметр необходим для предотвращения нереалистичных напряженностей электрического поля, вызванных граммовый псивешемюго электрода.

Схема испытательной установки В наиболее подходит для доеадоч-ых испытаний по оценке или сравне-ип диэлектрических прочностей подходящих материалов покрытия иЬтли юнструкций покаганой зашиты. Однако испытания панелей не должны применяться для проверки полных защитных конструкций, так как образцы панели не отражают все важные характеристики непроводящих проверяемых конструкций.

D.2-1.3.1 Схема испытательной установки А

Общая схема испытательной установки А представлена на рисунке D.1.

72

ГОСТ Р 54418.24—2013

Рисунок D.1 — Схема установки А для испытэчгй на приложен*» начального лидера {образец необходимо испытать в несхогьких положениях, отображая различные направления приближающегося гыдера)

Образец для испытания с системой мотиезащиты. соединенной с выходом генератора Маркса, возвышается над внешним электродом, заземляющей платформой большой площадью. Заземляющая платформа должна быть достаточного размера для предотвращения краевых эффектов. % е. предотвращения дуговых разрядов, прекращающихся не краю заземляющей платформы. Образец обычно испытьвают в нескольких положениях для отображемся направлений электрического поля, которые могут воздействовать на эту часть образца для ислыта-|-мя при нахождении на ВЭУ.

Примеры таких направлений представлены на рисунке D2. Здесь использованы три разных угла лопасти относительно заземляющей платформы {90*. 60* и 30* с горизонталью) и четыре разных угла наклона. При наложен»* трех разрядов каждой полярности и в каждом направлении попасть будет подвергаться 54 воздействиям.

Длинные лопасти обычно испытываются на образце под углом 5* и 10* к горизонтали, предоставляя наибольшую вероятность прибгмжения талеров молнии е разрядном промежутке участка достижимости положения внутри конщевой части попасти в то время, коша лопасть оказывается е горизонтальном положении.

Практические ограничения возможностей использования вертикального пространства и мостового крянз могут привести к необходимости проведения испытаний в положениях 60* и 90* на более коротких образцах длиной от 2 до 4 м.

Для эффективного испытания, когда используется схема испытательной установки А. применяются два условия:

а)    соединение стримеров должно происходить а нижней части воздушного зазора между приведенной в действие лопастью и заземлявшей платформой, т. а. на расстоянии более попоемы пробивного промежутка от образца лопасти. Это можно подтвердить фотографиями дуговых разрядов. На рисунке D.3 представлена точеа контакта талеров. Обычно соответствие требованию достигается путем соблюдения следующих расстояний:

1)    заземлявшая платформа должна находится как митамум в 2 м от ближайшего проводящего элемента (внутри или снаружи образца для испытаний):

2)    заземлявшая платформа должна находится как минимум в 1.5 м от поверхности бгыжайшего образца для испытаний, но доминирующим является условие (а);

б)    стример, исходящя* от заземлявшей платформы, на должен образовываться от ее края. В случае, ест стример исходит от края заземляющей платформы, площадь заземляющей платформы необходимо увеличить.

В плана испытания необходимо указать конкретные размеры и положения образца для испытания.

73

ГОСТ Р 54418.24— 2013

90* к горизонтали

А: наветренная сторона лопасти обращена к заземляющему

электроду

Б: задняя фомка лопасти обращена к заэемлАошему электроду

8: псювегреммя сторона лопасти обращена к заземляющему электроду

Г: передняя кромка лопасти обращена к заземляющему

электроду

\    глатфе»ма

Рисунок D2 — Возможные положения лопасти для испытаний на приложение начального лидера по схеме А

74

ГОСТ Р 54418.24—2013

D.2.1.3.2 Схема испытательной установки 6

Общая схема испытательной установки Б представлена на рисунке D.4.

Образец необходимо испытать в несхогъких положениях отображая разгычные направлены приближающегося лидера.

Схема испытательной установки Б подходит для образцов для испытания, которые являются слишком крупными для подюгтия в исгытательной установке, таюа как консоли, метеорологическое оборудование, стутм-Lfeu обтекэтат ступицы и г. п. Недостаток датой схемы заключается в том. что заземляющая платформа на полу испытатегъной площадки может исказить электрическое поле возле образца для испытания. Минимальное расстояние до внешетх конструкций а международном стандарте (4] составляет 1.5 минимальных пробит ых промежутка между двумя противоположными электродами. Чтобы минимизировать искажение электрического поля в зазоре, заземляющая платформа и другие проводящие конструпаы должны находотъся на рэсстоянм. составляющим 1,5 длины зазора, т. е. три метра при длию зазора в два метра (рисунок D.4).

Образец для испытаны находится над заземляющей платформой на опорах на расстоянм* в 1,5 раза больше расстояния между устройством воздушного перехвата вспышек молнии на образце для испытания и внешним электродом, чтобы минимижроеать воздействие заземляющей платформы на результаты испытаны. Когда проводится испытание, внешний электрод подвешивается над образцом для испытаны и находится под высоким напряжением. Внештй электрод должен быть достаточного размера для предотвращены краевых эффектов. т.е. предотвращены дуговых разрядов, прекращающихся на храо внешнего электрода. Образец обычно испытывают а двух или более положениях для отображения возможных направлений электрического поля, которые могут воздействовать на эту часть попасти или другие конструкцн* при эксплуатации

Для эффективного исгытания. когда используется схема испытатегъной установки Б применяется три условия:

а)    соединение стримеров должно происходить в верхней части еоздуивюго зазора между внешне* электродом под напряжением и образцом для испытаны, т. е. на расстоиыи более половит пробивного промежутка от образца лопасти. Это можно подтвердить фотографиям* дуговых разрядов. На рисунке 0.4 представлена точка контакта ящеров. Обычно соответствие требованию достигается путем соблюдения следующих расстояний:

1)    внешний электрод должен находится как миншум е двух метрах от бгыжэйшего проводящего элемента (внутри иты снаружи образца для испытаний);

2)    внешний электрод должен находится как миншум в 1.5 м от поверхности образца для испытаний, но доьынирующим является условие (а):

б)    стример, иогодяшрй от внешнего электрода, не должен образовываться от края этого электрода:

75

ГОСТ Р 54418.24— 2013

в) «мдевой зажим устройства защиты игы других проводящих элементов в образце должен быть подвешен над заземлявшей платформой на расстоянии, более чем в 1.5 раза, превышающим расстояние между устройством воздушного перехвата вспышек молнии на образце для испытания и внешним электродом.

В плане испытажя необходимо указать конкретные размеры и положения образца для испытания.

D.2.1.3.3 Схема испытательной установки В

Общая схема испытательной установки В представлена на рисунке D.5.

Схема В позволяет оценить потенциальные защитные устройства и места расположения устройств на образце с непроводящей поверхностью до утверждения защитной конструкции и размешежя таких устройств на более крупном и потом образце для испытаны.

Харастерная панетъ наружной обшивки будет представлять квадрат площадью 1—2 м2. хотя допускаются другие размеры и формы, подходящие для размещения полномасштабных защитных устройств. Необходимо применять производственные материалы, покрытия поверхности и лакокраоочше иэдетмя. Обычно данное испытание проеодатся для определения расстояния (D) между лентами мотание уловителя, которые необходимо установить на поверхности лопасти иты гондоы.

Макет любых провавацих элементов, находящихся за защитной поверхностью, необходимо установить в соответствующем положении за защитной поверхностью на расстоянии (d). Защитте устройства находятся, как правило, в потенциале земли испытательной установки, а электрод — под высоким напряжением. Для того, чтобы воспроизвести реалы-ый режим испытаний, электрод необходимо разместить посередине между пентаны молниеуловителя согласно примеру на рисунке 0.5. чтобы предотвратить попала ме могьыи по краю образца или получение неправдоподобного результата Электрод необходимо поднять над поверхностью панели на расстояние. равное по длине стороне панели, есгы панель представляет собой квадрат, или равное по длине меньшей стороне ланетм. если панель представляет собой прямоугольник. Ленты мотыиеулоеителя можно переустановить на большее или метшее расстояние для огггикызашы конструкции и предотвращения пробоя.

Рвсстоято О определяется в виде фуккшы близости d к внутреннему тосоотведу

Рисунок 0.5 — Схема расположения локального защитного устройства (например, мол-меуловителя) — Схема В для оценочных испытаний

Схема на рисуте 0.5 не является эквивалентной схемам испытательшх установок А и Б для проеерочых испытаний, однако адекватность расстояния между мотиеулоеителями. установленное в ходе доводочных ис-гытаний. как показано на рисунке D.5. была успешно подтверждена в последующих проверочных испытаниях локальных защитных мер. тэсих как удтяение молниеуловителя воздушшх систем перехвата еслькиек могмы на поверхности лопасти, используя такое же расстояние между молниеулоеитепякм. Необходимо провести проверочное испытание, используя схем* испытательной установки А или Б.

D.2.1 Л Форма кривой испытательного напряжения

Используемая форма кривой напряжемгя представляет двойное экспоненциальное импульсное напряжение коммутационного типа с временем достижения максимального значения 250 рс (1 20) % и временем спада до средней вели-ыны 2500 рс (± 60) %. Эта форма кривой напряжения является наиболее характерной для электрического поля около конструкции при приложены* начального гмдера. Для испытания на приложение начального гыдера напряжение будет использоваться по нарастающей до напряжения поверхностного пробоя.

76

ГОСТ Р 54418.24—2013

возникавшего до образовался гребня кривой напряжемся. Время между возникновением формы кривой напряжения и поверхностным пробоем конструкцт должно составлять не менее 50 дс.

Таких форм кривой можно достичь, используя импульсное напряжение коммутационного типа. Поскольку напряжемте применяется по нарастающей до напряжемся поеерююстного пробоя, время спада не представляет особого интереса. Характерная форма кривой и слы та теть кого напряжения представлена на рисумсе D.6.

Рисунок D.6 — Характерное повышение гоммуташюнного импульсного напряжения до напряжения поверхностного пробоя (цена делемся — 100 рс)

Должно использоваться. как ммимум. три разряда каждой полярности и каждого положения образца для испытания относительно противоположного электрода (43] и (41). Испытание с несколькими лолажетями образца относительно противоположного электрода гарантирует значительную вероятность отказа в случае неправильной конструкции лопасти.

Есгм во время испытания аозмеаюг пробои поверхности лопасти, повреждете можю сгладить и исправить с помощью соответствующей погммерной смолы. Однако опыт показывает, что обрээдо. которые подверг-гмсь большому количеству воздействий, будут со временем изнашиваться под влит мом электричества; ситуация касается не только устраненное пробоев, но и основного слоистого материала. Таким образом, изготовитель должен знать, что количество разрядов для каждого образца для испытаний не должно превышать примерно 100 разрядов во избежание повреждения в результате износа под воздействием электричества. Процедуры испытания, указанию в D.2.1.6, определены для уметшения втяния износа под воздействием электричества на протяжен mi испытания.

Вопрос износа слоистого материала попасти под воздействием электричества в результате удара магмы до юнца не изучен. Следует надеяться, что разделы, касающиеся дандех вопросов, будут откорректировав в последующа изданиях

Ток разряда высоковольтного генератора обычно составляет менее 2000 А. что охватывает большинство токов лидера. Физические воздействия этого тока не будут, однако, отображать воздействия гораздо более оиь-ного тока удара магнии или непрерывше токи, которые могут идти по тому же пути, что и гмдер.

D.2.1.5 Измерения и запись данных

Необходимо сделать следующие измерения и затеи даных:

•    фотографии и описаю каждой иегьтзтельной устаноаюс

•    графики формы кривой испытательного напряжения:

•    фотозаписи всех испытаний. Данные записи должны потостью охватить испытываемые области образца. Одна камера должна быть способна выполнить быстрый предваритегъты анатз испытания и моментально выявить любые пробои. Дополнительная камора, направленная внутрь образца лопасти, может быть положа для спежетя за поведением с гримера/лид ере во время испытаны:

•    фотографюо каждого положетя электрода:

•    фотографт мест нахождения пробоев или других знаттепькых воздействий:

77

ГОСТ Р54418.24—2013

•    зэгмсь даншх по лабораторным условиям (например, темперагура. давло» мо и влажность), дат проведены испытаны. дашх по персоналу, еьполняющему и i-ебл (сдающему эа ислытаными. а также даиых о месте проведения испытаны:

•    эагмсь любых отклонений от процедуры испытания:

•    запись результатов каждого испытания с указанием полярности электрода, амплитуды напряжения и форм фиеой.

D.2.1.6 Процедура испытания

Данная процедура испытания применила ко всем схемам испытательной установки (А. Б и В). Для ев проведены необходимо:

а)    измерить лабораторные условия окружающей среда:

б)    изучить и соблюдать правила техники безопасности. Далее представлены некоторые интересующие вопросы. Площадки для испытания должны быть безопасны и освобождены от персонала до включены исгытэ-тельного оборудования. После испытat-ый и до появления персонала на площадке для испытания батареи конденсаторов необходамо зашмутъ накоротко. Должна быть соответствующая защита ушей и таз.

в)    откалибровать высоковольтный генератор и аппаратуру, как указано ниже:

1)    ениматегьно осмотреть образец для испытания на наличие любых повреждении, которые впоследствии можно будет перепутать с последствиям) испытания, и пометить их. чтобы не спутать с последующими реэутътагами испытаний:

2)    закрыть поверхности, которые направлены в сторону противоположного электрода (т. е. к заэемлно-шей платформе) токопроводящей фогъгой и соединить ее с вертикальны молниеотводом.

3)    выбрать начальную полярность и качать иаытание с фольгой при измерении приложенного напряжены. Желательно, чтобы начальная полярность образца для испытания была попожитегъной (+) независимо от того, касая схема испытательной установки используется: А или Б. Опыт показал, что это условие приводит к н<зкой вероятности пробоя непроводяцих материалов, поскогысу стримеры, образующиеся от защитных устройств образца для испытаны продвигаются дальше в воздушным зазор до момента соединения с противоположными стримерами от отрицательного электрода:

4)    если форма кривом не верна или дуговой разряд не возник на фронте восходящей волны перед образованием гребня кривой напряжения, необходимо откорректировать параметры генератора или воздушный зазор между образцом и противоположным электродом для получения определенной формы фивой и дугового разряда;

5)    повторить этапы, указанные в перенюпениях 3) и 4), если это необходимо для получения необходима: условий:

6)    убрать фольгу с образца для испытания.

г)    о1 мстить образец для испытаны используя соответствующие методы для удаления влаги, пыли, мусора и других загрязнений, которые могут повлиять на результаты испытания:

д)    приложить разряд к образцу для испытания, при измерении приложенного напряжены и фотографировании прохождения дугового разряда. Убедиться, что дуговой разряд все еще еожмсаег на фронте восходящей волны до момента образования гребня кривой напряжения:

е)    осмотреть образец для испытания и задокументировать результаты:

ж)    если появился пробой, провести анализ с цегъю определения, прошел ли образец испытайте. Если образец не прошел испытание, то необходимо прекратить последующие испытания или устранить повреждение, или доработать систему могмиезащиты перед тем. как продолжить испытания:

з)    повторить этапы, указанные а перечислениях д) — з) до тех пор. пока три разряда попожитегъной полярности не будут приложены а тех же условиях:

и)    попервклкнать полярность еысокоеогьпюга генератора и убедиться, что полярность образца для испытаний является отрицательной относительно заэемляошей платформы (схема ислытатвгъной установки А) игм внешнего электрода (схема исгытзтегъной установки Б);

к)    откалибровать высоковольтные генератор и аппаратуру следующим образом:

1)    закрыть образец для испытаний токопроводящей фогъгой;

2)    начать испытание с фольгой при измерении приложенного напряжения.

3)    если форма кривой не верна или дуговой разряд не возник на фронте восходящей волны перед образованием гребня кривой напряжения, необходимо откорректировать параметры генератора или воздушный зазор между образцом и внешним электродом для получения определенной форой кривой и дугового разряда:

4)    повторить этапы, указанные в перст мелениях 2) и 3), если это необходимо для получения необходимых условий:

5)    убрать фольгу с образца для испытания:

л)    повторять этапы, указанные в перечислениях д) — и), до тех пор. пока три разряда отрицатешюй полярности не будут приложены в тех же условиях:

м)    переместить образец для испытания (схема испытательной установки А) или внеимий электрод (схема испытатетъной установки Б) в соответствии с гроцедурой испытания:

н)    повторить этапы, указанные в перечислениях а) — н) е соответствии с процедурой испытания.

Испытания на приложение начального лидера можно проводить на загрязненных и влажных образцах

лопастей.

78

ГОСТ Р 54418.24—2013

Поскольку дуговые разряды воэгыкают быстрее te owoiim или ээгрязнемых поверхностях и. следовательно. образование пробоев менее вероятно, то нет необходимости наносить загрязнение на внешне поверхности. Одаэко смоченные игм загрязненные внутренние поверхности могут быстрее проводить стримеры к соединениям кромок лопасти, где. как известно, образуются пробои. Таким образом, испытания образцов попасти со смоченными tVww загрязненными внутреннем поверхностями могут оказаться уместными, если предполагается. что такие условия создаются внутри лопасти в условиях эксплуатащы е рвзугыате внегших воздействий

Примечание — Поскольку ВЭУ обычно проектируется для экаитуатаим* е течете 20 пет с исклкни-тельно минимальным техобслужиоа! том. важно, чтобы количество разрядов было сопоставимо с ожидаемой угрозой в месте реагъиого расположения ВЭУ. Поэтому должно прилагаться как мыимум три разряда для каждой полярности и положения в целях проверки и подтверждения, тогда как при разработке новых конструкций можно было бы провести богъиюе тело исгытаний.

D.2.1.7 Интерпретация данных

Образцы для испытания должны получить полное заключение по результатам испытзныя для олредепе-ныя соответствия конструкты техническим требованиям по критериям приемки и браковки.

0.2.2 Испытание на касание лидера, стремительно проходящего по поверхности

D-2.2.1 Цель испытания

Данное испытание обычно проводится для поверхностей лопастей ВЭУ. которые подвергаются воздействию начального лидера при вращении лопасти, таким образом, лидер может «промчаться» по небольшому участку поверхности до появления первого удара. Даныое испытание можно ислогъэовать для оценки:

•    возможного места пробоя на непроеодяцих (т. а. диэлектрических) поверхностях:

•    путей прохождения дуговых разрядов на непроводящих поверхностях:

•    работоспособности защитных устройств, таких как ленты могниеуловителя.

0.2.2.2 Образец для испытаний

Образец для испытаний должен представлять собой часть полномасштабной лопасти, например, кончик лопасти ты другую поверхность, в которой есть молниелриемник или другое защитное устройство. Должны быть представлены любые покрытия поверхности, включая запивку и фаску, для обеспечения реальных характеристик разряда поверхности. Если в защитную конструкцию лопести входит молниеотвод, которым нахозгтея внутри лопасти, в образец для испытания тапке должен войти такой могыиеотэед.

D.2.2.3 Испытательная установка

Стандартная схема исгытатегыюй установки с показом образца для испытания в разрезе и стандартного положения испытэтегъного электрода представлена на рисунке D.7. Испытания обычно проводятся с несколым-ми положениями электрода, отображая возможные направления пути стремительного прохождения лидера по поверхности.

;    7

Наружная поверхность

Рисунок D.7 — Схема испытания не стремитегъное прохождение лидера по поверхности

79

ГОСТ Р54418.24—2013

При проведении испытаний необходимо закрепить испытательный образец над заземляющей платформой на расстоянии, по крайней мере, в 1.5 раза больше минимального пробивного промежутка. Приемники) и побыв соответствующие защитные молниеотводы должны находится в нулевом потенциале.

Необходимо подсоединить выход высоковольтного генератора к высоковольтному электроду. Электрод должен быть сферической формы с радиусом 25 — 50 мм. Поверхность высокоеогътного электрода должна быть расположена в 50 мы от поверхности образца для испытания, подвергаемой воздействию нагрузок, для воспроизведения напряжения, создаваемого каналом молнют от лидера, стремительно проходящего по поверхности образца для испытания;

Необходимо установить оборудование для измерения и записи прикладываемого испытательного напряжения.

0^2.4 Форма кривой испытательного напряжения

Электрическое поле, связанное с касанием лидера, стремитегъно проходящего по поверхности, обусловлено. главным образом, импульсами электрического разряда, проходящего в канале лидера. Они образуют быстро усиливаиощиеся электрические поля, которые представлены соответствующим образом в форме кривой импульсного напряжения при ударе молнии, определенной в международном стандарте (4]. Кривая напряжения полного грозового импульса достигает максимального значения за время Т, * 1.2 цс и спадает до среднего значения за время Т2 = 50 цс. как представлено на рисунке D.8.

Данная форма кривой применяется с виртуагъныы пихоеьы напряжением, которое выше чем требуется для ионизации воздушного зазора между испытатегъмым электродом и поверхностью образца, для того, чтобы возникло искрение на фронте вогмы. сак представлено на рисуша О.9.

Рисунок D.6 — Форма кривой импутъеного напряжения при ударе молми

80

ГОСТ Р 54418.24—2013

Рисунок D.9 — Форма кривой импутъсного напряжения при ударе мога-ми с изображением

дугового разряда на фронте волны

D.2.2.5 Измерения и запись данных

Необходимо сделать следующею измерения и затеи даных:

•    фотограф» и описамо каждой испытательной установки и положения электрода;

•    фотозаписи всех испытаний. 8 поле зрения камер должны попадать все стороны образца для испытают. Одна камера должна быть способна аьктолюнтъ быстрый предваритегъный анализ пробного пуска и моментально выявить любые пробои. Дополнительная камера, направленная внутрь образца лопасти, может быть положа для спежа «я за поведением сгримвра/лидера во время испытают;

•    фотограф» мест нахождения пробоев или других значительных воздействий;

•    затсь данных по лабораторным условиям (например, температура, даелете и влажность), дат проведе-ип испытает, дзмых по персоналу аькюлняющему и наблюдающему за ислытанмями. а также данных о месте проведения испытания:

•    затеи любых отклонений от процедуры испытают;

•    запись рвзугыатое каждого исгытания с указанием полярности напряжения, амплитуды и формы кривой.

D.2.2.6 Процедура испытаний

Процедуре исгытания аогекпе быте следующей:

а)    необходимо измерить лабораторные условия окружающей среды.

б)    необходимо изучить и соблюдать правила технмеи безопасности. Площадки для исгытания должны быть безопасны и освобождены от персонала до аиеоченмя испытательного оборудования. После испытаний и до появления персонала на площадке для испытания батареи конденсаторов необходимо замкнуть накоротко. Может потребоваться защита ушей и глаз;

в)    необходимо внимательно осмотреть образец для испытания на наличие лобых повреждений, которые впоследствии можно будет перепутать с последствиями испытают, и пометить их чтобы не спутать с последующими результатами испытаний:

г)    необходимо откалибровать генератор и аппаратуру, как указано юеке:

1)    закрыть образец для испытаний токопроводящей фогъгой:

2)    испытания необходимо провести с электродом при положительной и при отрицательной полярности. Выбрать начальную полярность и приложить пробный разряд к фольге при измерении приложеююго напряжения. Желательно, чтобы нача/ыная полярность электрода была отрицательной (—). тогда полярность образца для испытания будет положительной. Это условие приводит к »зкой вероятности пробоя непроводящих материалов, постольку стримеры, образующееся от защитных устройств образца для испытания, продвигаются дальше в еоздуияый зазор до момента соединения с противоположны» стримера» от отрицательного электрода:

3)    ест требуемая форма кривой не верна, необходимо откорректировать параметры генератора или расстояние между электрода» для получения определенной формы кривой;

4)    убрать фольгу:

д)    очистить образец для испытания, используя соответствующие методы для удаленмя пыли, мусора и других загрязнений, которые могут повлиять на результаты испытания;

е)    приложить разряд к образцу для исгытания при измерении приложенного напряжения и фотографировании прохождения дугового разряда:

81

ГОСТ Р54418.24—2013

ж)    осмотреть образец для испытания и задокументировать результаты. Отметить и сфотографировать побыв пробои и другие воздействия на образец для ислытажя:

з)    если появился пробой, провести анализ с целью определения, прошел ли испытание образец. Если образец не прошел испытание, то необходимо прекратить последующие испытания: и — и

и)    повторить этапы, указанные в перечислениях д} — и) для юждого испытмы. полярностей и положений электрода, требуешде по методике испытаний.

Примечание — Поскольку ВЭУ обычно проектируется для эксплуатаиж в течете 20 пет с исхлкми-тепьно жжмагътм техобслуживанием, важно, чтобы количество разрядов было сопоставимо с ожидаемой угрозой а месте реа/ъного расположения ВЭУ. Поэтому должно прилагаться минимум три разряда для каждой полярности и положения в целях проверки и подтверждения. тогда как при разработке новых конструпый можно было бы провести большее число исгытэний.

D.2-2.7 Интерпретация данных

Образцы для испытания долхом получить полное эакгаочение по результатам испытания для олредепе-шя соответствия конструкты технжеским требованиям по критериям приемки и браковки.

D.3 Испытания на физическое повреждение высоким током

0.3.1 Общие положения

Данные испытания проводятся для определения влияния лопэдажя молнии в поверхность лопасти игж гондолы, а также тою. уходвдего от места попадания. Данное в/ьмыие можно оценить в точках попадания мол-ми и адогь пути тою могмы.

0.3.2 Испытание на вхождение дуги

D.3.2.1 Цель испытания

Дажов испытание применяется для таких конструкций, как лопасти и гоцдогы ВЭУ. которые подвергаются воздействие прямого попадания мол-ми или проводимых токов молнии.

Испытание проводится для определения прямого (физическое повреждение) воздействия, которое может возникнуть в точках возможного приложения канала могыии к попасти или где высокий ток и плотности энерпы могут уходить от точки вхождения во время приложения молнии Примерами являются воздушные системы перехвата вспышек могмы для лопасти и соответствующие токоотводы. металлическая фольга, ленты молниеулоаи теля, крепежные и соединительные элементы на пути тою молнии.

Испытание может проводиться для оценки:

•    повреждения от приложения дуги;

•    образования места локального перегрева:

•    эроэж металла в воздушных системах перехвата вспышек магмы.

•    соответствия защитных материалов и устройств.

•    воздействия магнитной силы:

•    воздействия взрывной и ударной волны:

•    поведения стыков и узлов аппаратуры:

•    напряжений и токов в интересующих лмах по всей системе молниеэащиты.

D.3.22 Образцы для испытания

Данью испытания могут проводиться на полномасштабных серийных изделиях или ж опытных образцах. Данные испытания могут таске проводиться на панелях, оьуозалых образцах шм частях лопасти, или других сборках ВЭУ. Панели, вырезайте образцы иш части иэготавгиваются с применежем соответствующего технологического процесса, красок и других покрытий, соединеный и материалов. Что касается эаиагтных устройств, для которых требуется определенное напряжение для иожзации. например, таких как сегментированные ленты молниеуловителя, дгмна ионизируемого образце для испытания должна быть достаточно короткой для иожзации во время испытания высоким током, так как генераторы высокого тою обычно не вырабатывают более 100 •£.

D.3.2.3 Испытательная установка

При проведены испытаний необходимо:

•    установить образец для ислытажя в креплении, которое должно прочно его удерживать:

•    заземлить еоо аппаратуру на корпус образца для испытжия. который сбыто заземлен;

•    подсоединить обрагтй привод генератора к сборка так. чтобы токи молнж отводотсь от образца для испытания таким же образом, как ес/w бы в лопасть игы гондолу попала молния. Убедиться, что контролируются магнитные силы и другие взаимодействия, имеющие отношение к току, протекающему внутри установки, таким образом, он* будут отображать реальную ситуацию и не будут сильно влиять на резугыаты ислытажя:

•    расположить испытательный электрод на 50 мм выше области образца для испытаний, которая будет оцениваться. Для большинства испытаний на вхождение дуги электрод должен быть с отведением струи, сак показано на рисунке D.10, т. к. такой электрод наилучшим образом отображает воздействия ударной волны при ударах реахъной молжи и уменьшает количество электродного материала, наносимого на поверхность образца для испытаний [44 J.

•    установить отрицательную полярность генератора для создания максимального повреждения, так как ножхи дуги чаще всего устремляются к аноду:

62

ГОСТ Р 54418.24—2013

•    ест необходимо может использоваться, тонкий металлический провод, не превышающий в диаметре 0.1 мм. для направления дуги в конфетную нытересуюшую то"-*у на образце для испытания. Данный подход применим для генераторов, которые используют низкие напрядая мл. Провод, при прохождении тока через который образуется пар. не оказывает неблагоприятного етяния на результаты испытания;

•    установить измерительное и записывающее оборудование.

Рисунок D.10 — Стандартные испытательные электроды с отведением струи

D.3.2.4 Формы кривой испытательного тока

Испытательные токи включают первый короткий удар и дпыный удар магмы. Удары обычно накладываются в одном разряде. Параметры данных ислытэтегыых токов представлены в таблице А.1.

Параметры /. W/R и Qu^- в пределах их допусков необходимо получить в том же импульсе с помоиью приближенно экспоненциально ослабевающего тока с Т2 е диапазоне 350 рс с сопутствующим непрерывным током, подающим оставшийся заряд.

Конфетные испытзте/ъные тот которые необходимо приложить, устанавливаются в зависимости от уровня защиты (УМЗ), который назначается для лопасти игы другой иоытывэемой конструкции ВЭУ.

0.3.2.5 Измерения и запись данных

Необходимо сделать следующее измерения и затеи данеых:

•    фотографии и описание испытательной установки;

•    фотографии образца для исгытания до. во время и после каждого испытания. Для выявления областей локального перегрева во время испытаний может быть использована инфракрасная видеокамера;

•    фотографии и описание повреждения образца для испытания:

•    запись данных по лабораторный условиям окружающей среды (например, температура, давление и влажность). дат проведения испытаний, данных о персонале, выпотяющему и набподающему за испытаниям*, а также даныых о месте проведения испытания;

•    эагмсь любых отклонений от процедуры испытания;

•    запись резутътагов каждого исгытания с указанием полярности, амплитуд тока, форм фиеои. удегьной энергии и переносов заряда е соответствующих точсах исгытания.

Примечание — Измерения непрямого воздействия иногда необходимы для электрических систем, таких как маяки, нагреватели и дагчми управления, которые необходимо установить а испытываемой части (см. раздел 8). Некоторые из этих измерений, при необходимости, можно сделать во время испытаний на прямое воздействие до тех пор. пока ключевые параметры формы кривой, такие как максимальная скорость нарастания. не будут верны или е противном случае учтены.

D.3.2.6 Процедура исгытания

Процедура испытания должна быть следующей:

а)    необходимо измерить лабораторные условия окружающей среды.

б)    необходимо изучит» и соблюдать правила техники безопасности. Площадки для исгытания должны быть безопасны и освобождены от персонала до включения испытательного оборудования. После испытаний и до

83

ГОСТ Р54418.24—2013

появления персонала на плошадке для испытания батареи конденсаторов необходимо замкнуть накоротко. Может потребоваться защита ушей и глаз:

в)    откалибровать генератор и аппаратуру, как указано ниже:

1)    вставить проводящую шту или панель вместо образца для испытания, имеющую такие же свойства

материала, как и образец для ислыта-мя:

2)    подсоодитть шжу или панегъ обратно к каналу генератора для обратного хода испытатетъного тока:

3)    начать испытание с шиной, измеряя форму кривой испытательного тока

4)    если уровень тока или форм(ы) кривой не верны, опюрректироеать параметры генератора:

5)    повторить этапы, указанные в перст делениях 3) и 4). если необходимо, для получения необходимых

форм кривой:

6)    убрать шину или панель и установить образец для испытания:

г)    провести испытание с образцом:

д)    осмотреть образец для истытания и задокументировать результаты:

е)    если требуется, расположить электрод в новом положении на образце для испытания и повторить этапы, указанные е перечислениях г) и д).

Даь»ый метод ислытажя должен, как минимум, отобразить уровень ожидаемой угрозы от реальных ударов молжи в лопасть во время эксплуатационного срока службы, например. 20 пет. С учетом удельной энергии и магнитных сил интерес представляет тотъко наивысшш уровеж тока, поэтому только несколько разрядов на этом уровне следует приложить. Учитывая эро»«о поверхности воздушных систем перехвата вспышек молнии иэ-за проводимого заряда, повреждение является кумулятивным. Это означает, что наколпемый заряд, про ведомый во время испытания, поможет определить интервал обслуживания и частоту технического обслуживаема, наиболее приближенных к реальным условиям.

D.3.2.7 Интерпретация данных

Образцы для испытания допжш получить полное закпочение по результатам ислытажя для олредепе-жя соответствия яонструкцж техническим требованиям по критериям приемки и браковки. Что касается воздушных систем перехвата вспышек молмы. в эти критерии должны входить шум как последствие эрозии поверхности, легкость замены и т. п.

0.3Л Испытзже непроводящих поверхностей

D.3.3.1 Цель испытания

Данное испытание проводится с непроводящими поверхностями, например, поверхностями лопасти ВЭУ. Данное истытание проводится для определения воздействия канала могмы. стремитегъно проходящего через непроводящие поверхности, с последующим точным касанием воздушной системы перехвата вспышек молим.

Для непроеодяцих частей, где может воэммуть пробой и последующее попадание в расположенные вжзу проводящие части (крепежте элементы воздушной системы перехвата вспышек молнж. системы еертикахъ-ных могшмоотводое и т. п.). необходимо также провести испытание на касание лидера, стремительно проходяце-го по поверхности, no D-2.2. Если появляется пробой во время этого ислытажя. го необходимо улучшить конструкцию во избежание повреждения во время будущих истытаний. Данное исгытание проводится для оцежи:

•    ударной вол№ы и тепловых воздействий на непроводящие поверхности и покрытия:

- mi Iiiuiii innn nueeyju-iunmjio дуты* и iqjuGuH пи мы ал» in*wuw кимырукиии. гмлицжцим.и на или iuu поверхностью попасти (металлические сетки под поверхностью, используемые е качестве вертикальных молж-еотводое. углеродный композиционный материал, распопоженжм прямо под поверхностью, и т. л.):

•    непроводящей поверхности на целостюсть крепления опоры, в случае нагмжя элементов конструкта*!, поддерживающих поверхность лопасти.

D.3.3.2 Образец для испытаний

В зависимости от цели испытания образец для испытания должен быть полномасштабным серийным изделием, опытным образцом или небольшим образцом, содержащим интересухмше зоны. Части попасти, которые необходимо испытать, будут областями вбгмзи воздушных систем перехвата вспышек молнии (например, приемники на концевой и боевых частях), иэолэдионжыи поверхностями поверх углеродного композиционного материала и'или проводящих металтыческих сеток. Сборка должна быть достаточно полной для оценки возможного повреждения без влития на результаты испытания. Если цетыю истытания является сравнение разлмых конструктам. все образцы должны быть одинакового размера

0.3.3.3 Испытательная установка

Процедура ислытажя должна быть следующей.

•    необходимо установить образец для истытания в крелпежи. которое поднимает образец на достаточную высоту от других проводящих поверхностей, чтобы ож не влияли на результаты ислытажя. На рисунке D.11 представлена стандартная схема установки:

•    необходимо заземлить всю аппаратуру на корпус образца для истытания. который обычно заземлен:

•    необходимо подсоеджить обратный пр»юод генератора к образцу для ислытажя так. чтобы токи могмт отводились от образца для испытания таким же образом, как если бы в лопасть ВЭУ попала молжя. Убедиться, что контролируются магнипые силы и другие взаимодействия, имеющие отношение к току, протекающему внутри установки, таким образом, ож будут отображать реальную ситуацию:

•    необходимо разместить электрод с отводом струи (см. рисунок 0.11) на расстоянии 50 мм или более от области образца для ислытажя, которую необходимо проанализировать:

84

ГОСТ Р 54418.24—2013

•    необходимо подсоедкыить выходной терминал высоковольтного генераторе к электроду;

•    для данного испытэмгя можно использовать как положительную, так и отрицательную полярность:

•    тонкий металлический провод не превышающий в диаметре 0,1 мм. может использоваться для направления дуги в конкретную жтересующую точку на образце для истытзтя. Иьициируюоый провод должен проходить от электрода напрямую через непроводящую поверхность по направлению лидера, стремительно проходящего по поверхности. Инициирующий провод должен находиться примерно в 20 мм над поверхностью образца:

•    необходимо установить измерительное и записывающее оборудование.

{'ЪьииируюиеА провод

Рисунок D.11 — Схема установки для исгълэния высоким током для непроводящих поверхностей

0.3.3.4 Формы кривой испытательного тока

Исгытателыъю токи описаны в D.3.2.4.

D.3.3.S Измерения и запись данных

Необходимо сделать следующие измерения и затеи датых:

•    фотографии и описание испытательной установки;

•    фотографии образце для исгытания до. во время и после каждого испытания. Для выявления областей локального перегрева во время испытаний может быть использована инфракрасная видеокамера.

•    фотографии и описание повреждения образца для испытания:

•    эагись данных по лабораторньш условиям окружающей среды (например, температура, давление и влажность), дат npoooaoiMn испытаний, дат ых о переопапо. оыпоттосиом и i «эбпюааюшом эа испытанными, а таюно данных о месте проведения испытания:

•    эагись любых отклонений от процедуры испытания:

•    эагись резутътагов каждого исгытания с указа ном полярности, амплитуд тока, форм кривой, удельной энергии и переносов заряда в соответствующих точсах исгытания

D.3.3.6 Процедура испытания

Процедура исгытания должна быть следующей:

а)    необходимо измерить лабораторные условия окружающей среды.

б)    необходимо изучить и соблюдать правила техники безопасности. Площадки для испытания должны быть безопасны и освобождены от персонала до екаочешгя испытательного оборудования. После испытаний и до появления персонала в области испытания батареи конденсаторов необходимо замкнуть накоротко. Может потребоваться защита ушей и глаз:

в)    нообходимо откалибровать генератор и аппаратуру, как указано ниже:

1)    установить над образцом игы вместо него для испытания проеодякцую иину. имеющую такие же свойства материала, как образец для исгытания. для гарантии того, что образец для испытания не будет поврежден разрядом генератора;

2)    подооедьмгь шюгу к терминалу генератора для обратного хода исгытзтвгыюго тока;

3)    приложить разряд к шине при измерении форм(ы) кривой прилаженного тока:

4)    если уровень или форм(ы) кривой тока не верны, откорректировать параметры генератора:

5)    повторить этагы. указанные в перечислениях 3) и 4). если необходимо, для получения необходимых форм кривой:

6)    убрать шину;

г)    отстать образец для испытания от пыли, мусора и других загрязнений, которые могут поетмять на результаты испытания:

д)    провести первое испытание с образцом для испытания.

65

ГОСТ Р54418.24—2013

в) осмотреть образец для испытания и задокументировать результаты:

ж) ест требуется по плану испытания, поставить электрод в новое положение и повторить этапы, указанные в перечислениях д) и е).

D.3.3.7 Интерпретация данных

Образец для испытания должен получить полное заключение по результатам испытания для определения соответствия конструкции техническим требованиям по критериям приемки и браковки. Необходимо рассмотреть фотографии, не которых видны пути дуги, точки вхождения и области повреждения на образце для испытания. для обеслеченмя понимания воздействия повреждения.

0.3.4 Испытанмо проводимым током

D.3.4.1 Цель испытания

Испытание проеодимьы током проводят с вертикальными молниеотводами, соединительными элементами и другими механически жесткими или гибкими соединениями, которые находятся на путЦях) прохождения тока между воздушной системой перехвата всгышек магнии и системой заземления ВЭУ. Для проверки соединительных элементов ВЭУ. через которые проходит молния, уроем* испытательного тока необходимо выбрать а соответстам* с первым коротким ударом молнии выбранюго УМЗ.

Данное испытание проводится для оценки:

- проводимости тока молнии:

•    повышения температуры в проводниках и соединениях:

•    дугообраэооа мя и искрения в подшит иках. скогъзтцих контактах, щетках и общих соединительных элементах:

•    влития магттных сил:

•    соответствия токопроводности компоэмаюнных материалов из углеродного волокна и приводов.

0.3.4.2 Образец для испытаний

Образец для испытаний должен представлять собой потомасштабное серийное изделие в виде частей игм небогъимх участков мопмоогводов или проводящих конструкций, в которые входят приводы между конструк-1МОННЫМИ частям* или узлам*, таким* как клеевые металлизированные соединения. жестхие соединения, под-иипники ит щетки. Образцы конструпдв* должны быть достатамо большими для характерного распределения тока молнии, которое необходимо достичь.

D.3.4.3 Испытательная установка

Подготовка к испытаниям вкпочэет следующие операции:

•    установить образец для испытания в креплении. На рисумсе D.12 представлена характерная схема:

•    заземлить всю аппаратуру на корпусе образца для испытания, который обычно заземлен;

•    подсоединить выходе»* терьынал генератора и терминал для обратного хода тока к образцу так. чтобы испытатетъные тою* проходит через образец таким же образом, как ест бы в лопасть игм другую конструкимо попала молния. Полярность генератора обычно не важна. Убедиться, что контролируются магнитные силы и

Рисунок 0.12 — Пример схемы для испытаний проводимым током

86

ГОСТ Р 54418.24—2013

другие взаимодействия, имеющие отношение к току, протекающему внутри образца для гарантии того, что ом отображают реальную ситуацию;

•    установить измерительное и записывающее оборудован».

Примечание — Можно испогьэоеать полутаксиальное расположение проводников и образца для испьлания для ум общения магнитных сил из-за токов в проеодюжах. в которых проходит испьпатегъный ток из образца, а также для достижения распредели мл тока по образцу, наиболее приближенного к реагыым условиям. На рисунке 0.11 представлена схема для испыгася части лопасти ВЭУ. Измерения напряжений, наеодиьых в электрические провода, устаноелетых в лопасти, можно таюке выпотмктъ во время испытания проводиьым током, как описано в разделе 8.

0.3.4.4 Формы кривой испытательного тока

Исгытателыые токи, которые необходимо подавать, описаны в D.3.2.4.

Конкретные испытательные токи, которые необходимо приложить, зависят от уровня защиты, который определен для испытываемой конструкции ВЭУ. Амплитуды испытательного тока, которые необходимо приложить к образцам, представляющим только часть проводящего поперечного сечения конструкцс (например, два параллельных вертикальных молниеотвода в лопасти}, должны быть рассчитаны исходя из процентного соотношения поперечного сечения образца ко всему поперечному сечению конструкции (подразумевая равномерную проводимость). Такой ток часто повышается до 50 %. что является причиной возможного дисбаланса в распределении тока по поперся ому сечению конструкции.

0.3.4.S Измерения и запись данных

Необходимо сделать следуюиаю измерения н загмси даных:

•    фотографии и описание испытательной установки:

•    фотографии точек лоладася:

•    фотографии образца для исгьгтания до. во время и после каждого испытания. Для выявления областей локального перегрева во время испытаний может быть использована инфракрасная видеокамера:

•    фотографи описано повреждения образца для испытания:

•    эагмсь данных по лабораторным условиям окружающей среды (например, температура, давление и влажность). дат проведения испытаний, данных о персонале, выполняющем и наблюдающем за испытаниями, а также да пых о месте проведения испытания:

•    эагмсь любых отклонений от процедуры испытания:

•    эагмсь резутътагов каждого истытания с указа ном полярности, амплитуд тока, форм кривой, удельной энергии и переносов заряда в соответствующих точках иоытания.

Разрешаются также другие схемы, утвержденные для истьланий высоким томом, на основе закорачивающей переьычки.

0.3.4.6 Процедура испытания

Процедура иоытания должна быть следующей.

а)    необходимо измерить лабораторные условия окружающей среды:

б)    необходимо изучить и совпадать правила техники безопасности. Площадки для исгытания должны быть Авшлагыы и псвпйпжлвыы пт портмапа лп мппиашя итытатапьногп лАорулпвания Ппгпе игпыгаыий и лп появления персонала на площадке для испытания батареи конденсаторов необходимо замкнуть накоротко. Может потребоваться защита ушей и глаз:

в)    откалибровать гонора тор и аппаратуру, как указано ниже:

1)    отсоедимгть генератор высокого и обратного тока от образца для испытания и подсоединить к проводящей шине возле игм вместо образца для иоытания. Шина должна иметь такие же свойства материала. как и образец для испытвмя:

2)    выполнить испытание с иямой. измерив форм(ы) кривой прилаженного тока:

3)    если уровень тока или форм(ы) кривой не верны, откорректировать параметры генератора:

4)    повторить этапы, указанные е переселениях 2) и 3). если необходимо, для получения необходимых форм кривой:

5)    убрать шину и снова подсоединить генератор к образцу для исгытания.

г)    о мстить образец для испытэся. испотъзуя соответствующие методы для удаления гыли. мусора и других загрязнений, которые могут повлиять на результаты испытания:

д)    провести испытаю» с образцом для испытася:

е)    осмотреть образец для испытания и задокументировать результаты:

ж)    повторить этапы, указанные в переселениях д) и е). для проведения дополнительных испытаний в соответствен с планом испытания.

Примечание — Целесообразно подавать на образец для исгытася тою* с более низкой амплитудой для олределеся параметров генератора, необходимых для достижения желаемых потных тонов, при этом этап в} можно пропустить.

D.3.4.7 Интерпретация данных

Образцы для испытания должны по пусть полное эакпочение по результатам испытания для олредепе-ся соответствия конструкшм техническим требованиям по критериям приемки и браковки.

87

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Приложение Е (справочное)

Применение концепции зон молииезащиты (3U3) на ветроэнергетической установке

Е.1 Определение зон молииезащиты

Для разработки системы молнмезащигы конструкции целесообразно разделить ев на зоны могмюзащиты (ЗМЗ). е которых должна быть определена электромагнитная среда. В таблице Е.1 приведены определения зон молниезашиты.

Таблица Е.1 — Определение зон мопние защиты

Обозначение

Определение

Внешние зоны

ЗМЗО

Зона, в которой угроза появляется вследствие незатухающего электромагнитного поля молнии и в которой внутреннею системы могут подвергаться воздействию погыых или частичных выбросов тока молит.

Зона ЗМЗ 0 подразделяется

ЗМЗ Од

- зона, в которой угроза появляется вследствие прямой вспышки молнии и полного электромагнитного поля молнии. Внутренние системы могут подвергаться воздействию полных или частичных выбросов тока могмии:

ЗМЗО*

- зона, защищенная от пряных вспышек молниг. однако в ней угроза появляется вследствие полного электромагнитного поля магнии. Внутренние системы могут подвергаться воздействию частичных выбросов тока молнии

Внутренние зоны

3M31

Зона, е которой выброс лкз ограничивается перераспределением тока и УЗП на границе. Пространственное экранирование может ослабить электромагнитное поле молнии.

ЗМЗ 2....Л

Зона, в которой выброс тока может дополнительно ограничиваться перераспределением тока и аобавочньш УЗП на границе. Пространственное экранирование можно использовать дополнительно для дальнейшего ослабления электромагнитного поля молнии.

Примечания

1    Как правило, чем еьию номер отдельной зоны, тем мае параметры электромагнитной среды.

2    Ограниченью тока его перераспределением достигается путем уменьшения токовой нагрузки отдвгъ-шх мол1 моотводое системы могыие защиты вследствие распределения исходного тока мотании между не-осолькими молниеотводами.

Е.2 Зона ЗМЗ 0

Граница между зонами ЗМЗ 0Д и ЗМЗ Og может быть определена с помощью медали вращающейся сферы, как показано на рисумсе 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 «есть поверхности ветроэнергетических установок, следовательно, это области ЗМЗ Од. Можно использовать также компьютерные модели. Эти модели в основном будут основаш на мегеде катящейся сферы. Внут ретмо систеш зоны ЗМЗ Og могут подвергаться воздействию частичных выбросов тока молнии.

С помощью средств воздушного перехвата (например, молниевые стержни), расположенных на задней кромке кожуха гондогы. зона ЗМЗ 0еможет быть создана на вершине гондолы, что может защитить метеорологические инструменты от прямого попадания молнии. У основания ветроэнергетических установок также находится зона ЗМЗ Og. в которой трансформаторный отсек, при его наличии, будет защищен от прямого попадания молнии.

вв

ГОСТ Р 54418.24—2013

Инструменты размета ил воздушной системы перехвата вспышек (например, вращающаяся сфера, защитный утоп 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.З Другие зоны

Грамтца между зонами ЗМЗ 0* иш ЗМЗ 0g и ЗМЗ 1 может проходить по мачте или вершине кожуха гондолы, если есть металптчеаий кожух или метвптмеская экранирующая сеть, достатоыая для защиты элементов внутри (оптимальной является клетка Фарадея вокруг гондолы). В случае, когда кожух гондолы сделан из стеклопластика, рекомендуется, чтобы металл веская рама или обеяжа была утоплена в кожух гондолы с целью получить, как минимум, во внутренней области зону 0g для защиты элементов гоцдоты от прямого попадания молнии или тока лидера без обратного удара молнии (рисунки Е-2 и Е.З). Она должна быть безупречно металлизирована с опорной плитой механического приводного механизма гондолы. В идеале металлическая ооткэ о кожухо иэ стеклопластика должна быть интогрирооэ1 ю о оту рамку длл того, 'гтобы гондола определялась как зона ЗМЗ 1. Сетка с большим размером ячейки с размером отверстий до несхотъких метров будет защищать гондолу от прямого попадания мол-ми и тока пдера без обратного удара молмм. Она будет лишь незначительно ослаблять магнитное и электрическое поля.

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 толщин** сетки сетка мажет сильно ослаблять магнитное и электрическое поля. По правилу буравчика ослабнемте будет эффективным на рэсстол от сетки, равном размеру ячейки.

На рисунках Е.5 и Е.6 показано, как пространство ветроэнергетических установок мажет быть разделено на защитные зоны ЗМЗ 1 и ЗМЗ 2. Гондола (с сеткой в кожухе), мачта и трансформаторный отсек являются защитные» зонами ЗМЗ 1. Механизмы внутри металлических отсеков в областях ЗМЗ 1 находятся в защитной зона ЗМЗ 2 (см. примечание). Например, средства управления внутри отсека внутри металличесхой 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 Е.1).

Есгн мачта сделана из метэлхмческой трубы и между частями мачты существует электрическое соединение. ЗМЗ мгутри мачты может быть определена как ЗМЗ 2. Стагьная полая мачта является очень эффективной клеткой Фарадея. Очень чувствительное оборудование можно поместить в еще болев зашмценную зону ЗМЗ 3 на другом уровне металпичеамх отсеков (примечание^. Именно чувствитегъность элементов в данной зоне (т. в. выдерживаемые пределы) определяет уровень, до которого влияние молнии, такое кас ток. напряжение, магнитное и электрическое попе должно быть уменьшено в этой зоне. Поэтому никакие конкретные значения тока, напряжения и электромагнитного поля не рекомендуются.

Примечание — Ослабло! ню магнитного и электрического палей для металличесхих отсеков зависит от их конструкции. Для электромагнитно совместимых отсеков производитель может предоставить замеренные ослабления магнитного и электрического полей.

Рисунок Е.1 — Модагъ вращающейся сферы

89

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Рисунок В.2 — Сетка с большим размером ячеек для гондолы с кожухом

кз стеклопластика

Рисунок Е.З — Сетка с маленьким размером теек для гондолы с кожухом

кз стеклопластика

Е.4 Границы зон

На границе каждой зоны необходимо гарантировать, чтобы кабегы и провода, пересекающие границу, не проводили большое количество тока молнии или переходного напряжения в зону молниеэащиты с большим номером. Это достигается надлежащей мвталгызацией и экранированием, а также защитой кабелей и проводов от перенапряжегыя на гран»«|е зон. Цель эакпочэется в уменьшении тока и напряжения до уровня, приемлемого для оборудования, которое находится в зоне защиты с большим номером.

Кол»*есгво необходима элементов для защиты от перенапряжения (УЗП) можно уменьшить правигыым разделением на зоны прави/ъного расположения кабелей, испопьзовамтя экранированных кабелей и использования оптического волокна для передачи сигналов и данных.

Последующие зоны характеризуются значительными изменениями в интенсивности электромагнитного импульса от грозовых разрядов. Грамща ЗМЗ определяется мерами защиты, применяемыми для ослаблемся магнитного и электрического полей.

В некоторых особых ситуациях мажет воэмкнутъ необходимость перехода сразу из ЗМЗ DgB ЗМЗ 2. В этом случае к защитным элементам предъявляют болев высокие требования на границах зон. которые должны ослаблять соответствуюивю параметры до необходимого уровня.

Зоны молниеэащиты могут соединяться через экраны экрэнироеажых кабелей или экранированные сабель-канаты. в результате, например, два отсека управления, находящиеся на некотором рэсстомии друг от друга, мояыо соединить без необходимости использования УЗП на контуре сердечников (рисунок Е.4). Подобным образом отсек, определенный как ЗМЗ 2. можно расширить экранированным кабелем для вкгвочения внешнего металшчеоого корпуса датчика, также определенного как ЗМЗ 2.

90

ГОСТ Р 54418.24—2013

Рисунок Е.4 — Два отоека. определенных как ЗМЗ 2. соединенных через экран экранированного кабеля

E.S Требования по зоне защиты

Во избежание повреждений или недопустимых отказов необходимо гарантировать, что внутри датой зоны элементы не подвергаются частичному воздействию тока молмы, разности напряжений игы электромагнитного и anetopir toot ого полей, превышающих уроеет их стойкости. Для выполнетя этих требований необходимо вы-полюлъ иаытания и проверку и их результаты задокументированы.

Заиегту можно обеспетть с помощью испольэоеатя согласованных УЗП. экранироод ■ гых кабелей, экра-мрукхцих кэбегъных магистралей или их сочетания (при необходимости).

Экранированные канал или нечто подобное

Рисунок Е.5 — Пример деления ветроэнергетической установки на различные зоны молниеэащиты

91

ГОСТ Р 54418.24—2013

Рисунок Е.6 — Пример записи делегмя мер зашиты электрической системы от электромагнитного импульса от грозовых разрядов на зоны защиты с указанием мест пересечения с электрической целью гражц ЗМЗ. показы-аающий как шинные кабели проходят между основанием мачты и гондолой

92

ГОСТ Р 54418.24—2013

Приложение F (справочное)

Выбор и установка согласованной защиты УЗП на ветроэнергетической установке

F.1 Размещение УЗП

В соответствен с ГОСТ Р 61643-12 необходима дооолнитегъная эаинта там. тае:

•    присутствует очень чувствительное оборудование:

•    расстояние между УЗП на входе в ЗМЗ и требуемом зашиты оборудовании, стишком большое:

•    электромагнитные поля внутри конструкции создают внутренние источники помех.

Примечание — Подробная информация о размещен»» УЗП представлена в стандарте [7J.

Дальность действия вибрационной защиты — это максимальная длиа цепи между УЗП и оборудованием, на которой УЗП по-прежнему действует с учетом колебательной явлении и емкостной нагрузки. Колебательное явления можно не учитывать, ест длина цепи между УЗП и оборудованием меньше 10 м или если уровень эффекта-юй зашиты равен 50 % уровня максимально допустимого импульсного напряжения оборудования, находящегося ниже по потоку.

Датносгь действия индуктивной защиты — это максимальная длина по цепи между УЗП и оборудованием, на которой УЗП по-прежнему действует с учетом индуктивного воздействия. Индуктивное воздействию можно минимизировать пространственным и линейным экранированием (см. такаю приложение G).

Из-за переналряжен»«й. вознюсающих например, при срабатывали выкгмзчзтелей и предохранителей в электрических системах ветроэнергетических установок ит электрической системе, к которой подключена ветроэнергетическая установка, может вознпмуть необходимость е до потаит ел ы-ых УЗП внутри ЗМЗ (см. F.7).

F.2 Выбор УЗП

В большинстве случаев УЗП можно подобрать по спвцифнжаиии УЗП или информации об издетми.

F.3 Установка УЗП

С увеличением длины соединительных проводов УЗП понижается эффективность защиты от перенапря-асения. Для достижения наибольшей защиты общая дгачз соединительного провода должна быть как можно меньше.

Для устаноею» УЗП на ветроэнергетических установках:

- реехмеендужнл, чюСы иСидаи длина ч-ищгжиipjи примща не    0.0 м.

•    так называемая двухточечная схема установки должна соответствовать рисунку F.1;

•    заэемляюиие соедниения 5а и 5Ь должны соответствовать рисушу F.2.

Главным вывод заземления

или стержень защитного проводимо

Рисунок F.1 — Двухтсмежая схема устанюеки

93

ГОСТ Р 54418.24— 2013

F1

Рисунок F.2 — Схема установки заземляющего соединения

F.4 Воздействие окружающей средь; на УЗП

Необходимо определять следующие параметры (си. ГОСТ Р 51992):

•    температура хранения и эксплуатации от минус 5 *С до 40 *С (нормальный диапазон) и от минус 40 *С до 70 *С (расширенньм диапазон):

•    относительная влажность при екутреммх условиях должка быть от 30 % до 90 %.

Если фактическое воздействие окружающей среды на устэноелеююе на ветроэнергетической установке УЗП превышает значения, указанные в сопроводительных документах на ВЭУ и в ГОСТ Р 51992. то необходимо применить соответствующие метода испытают и значения воздействий, приведенных в труппе стандартов ГОСТ Р МЭК 60068-2. Производитель ветроэнергетических установок должен указать требования к конкрвтшм то-взм установки, например на гондоле и стугеще.

F.5 Показатель состояютя УЗП и мониторинг УЗП при отказе УЗП

УЗП могут быть перегружены по причине искгьоюттвгъно высокого тока молюм или повторяющегося воздействия- Кроме того, критичные части электрической системы и системы управления ветроэнергетических установок могут привести к повышение требований по имеющемуся УЗП.

В таких случат, которые определяют производители ветроэнергетических установок. УЗП может обеспечить сочетание бесперебойности снабжения и защиты.

Примечание — Подробная информация приведена в стандарта /9/.

При необходимости это может быть обеспечено, например, с помочено:

•    системы момгторииэ УЗП:

•    устройства сигнализирования и управления внутри УЗП для предупреждения о наступающем сбое:

•    дистанционной сигнагмзации. которая должна быть вхгьочена в общую систему сигнализации и контроля ветроэнергетических установок.

F.6 Выбор УЗП с учетом уровня защиты (Ц>) и устойчивости на уровне систешн

При необходимости устойчивость на уровне системы можно проверить с помощью испытания устойчивости на уровне системы. Возможные методы тестирования устойчивости на уровне системы описаш в приложен*** Н.

94

ГОСТ Р 54418.24—2013

F.7 Выбор УЗП с учетом перенапряжения внутри ветроэнергетической установки

Перенапряжемся, возмесающие при включениях в электрических системах ветроэнергетических установок или системы энергоснабжения, к которой подключена ветроэнергетическая установка, необходимо учитывать при выборе и применении мер зашиты от перенапряжения для ветроэнергетических установок.

Возможные примеры таких перенапряжений, воэмскающих внутри ветроэнергетических установок:

•    короткие замыкания сети:

•    статические преобразователе (энергия, хранящаяся в случае разъединения):

•    повышенные токи емкостного разряда в связи с циклами лгвертирующего усилителя мощности:

•    переключение нагружи низковольтным распределительным устройством.

F.8 Выбор УЗП ло току разряда (4) и импульсному току {*—

В большинстве случаев ветроэнергетические установки устанавливают на открытых участках местности. Более того, с увеличением высоты ветроэнергетических установок увели иоается и вероятность попадания молнии. Возможным способом увеличения срока службы УЗП в случае большого количества поп ада мй молнии является выбор УЗП с ботъшими параметрами тока разряда и импульсного тока (см. (9].таблицу F.1). Цели, которые подключены к оборудованию, находящемуся в зоне зашиты ЗМЗ 0В могут рассматриваться как особо уязвимые цепи, как описано в 8.5.6.10. Этот вид оборудования классифицируется как оборудование, установленное снаружи.

Титеыым примером оборудооамя. устанавливаемого снаружи ветроэнергетических установок, является система измерения напраагкиыя и скорости ветра и т. д.

В таких случаях рекомендуется, чтобы УЗП внутри ветроэнергетических установок отвечали требованиям таблицы F2.

Таблица F.1 — Уровни тока разряда и импульсного тока для систем заземления TN

УЗП класс I — /„,(10/350)

12.5 кА для каждого режима защиты УЗП класс II — /п{8/20)

5 кА для каждого режима защиты

Таблица F.2 — Примеры повышенных уровней тока разряда и имлулоюго тока для систем заземления TN

УЗП класс I — /„,(10350)

76 кА лов кяжллт режима хдщипч УЗП класс II — /„(8/20)

15 кА для каждого режима защиты

Когда для защитных целей используют совместное УЗП. соответствующее классам I и I. вепичюы ^ и должны соответствовать значениям, приввдопым в тэбгмцах F.1 и F2.

Коша ток молми идет в землю через конструкцию ветроэнергетической установки, он делится между системой задели заземления, внешними токопроводящими частями (если таковые имеются) и служебным* линияъы напрямую или через УЗП. соединенными с пингами. Уровень тока, отклоненного с помощью отдельного УЗП. зависит от колгчествэ параллельных путей, между которьши делятся ток и сопротивления отдехы-ых путей. В приложена Д д»ю руководство по вычислогмю уровня тока.

95

ГОСТ Р 54418.24— 2013

ПриложениеG (справочное)

Дополнительные сведения по металлизации, экранированию и методам установки

G.1 Дополнительная информация по металлизации

Из-за неустойчивой природы тока молнии падете пикового напряжения в молниеотводе может быть выражено как

V

(G.1)

где L — это индуктивность молниеотвода. ГнАс

dtfdf — это максимальная скорость изменения тока иолнгы. А/с.

Индуктивность молниеотвода, как правило, можно считать на уровне 1цГн*м. максимальная вели» и о dtfdf может меняться от 02 кА до 200 кАцс в зависимости от удара мотни и уровня тока между отдельньам молниеотводами. Разность юпряжо ми едогь пере*в>гнк*1 металлизаиы. таким образом, может достигать 200 кВ/м.

Рассмотрим систему, показанную на рисунке G.1. с двумя отсеками управления, находящимися на реэ-ых металлических плоскостях внутри гондолы ветроэнергетических установок. Ток молами попадает в верхнюю плоскость и через перекмчсу метаплиэащы перемещается на нижнюю плоскость. Когда ток мотии проходит через металлизированную nepew-ку. потенциал отсека 1 повышается по отношению к потенциалу отсека 2. Таков изменение потенциала может привести х повреждению деталей, находящихся е отсеках 1 или 2. Ситуаиюо можно улучшить хорошей металлизацией, надлежащей прокладкой кабелей и/иш защитой УЗП сигаальным проводом или использованием экранированного сигнагьного кабеля с экраном, металлизированным на обоих юнцах.

Рисунок G.1 — Два отсека управления, находящиеся на разных металлических плоскостях

внутри гондолы

Использование множества перемычек ыетапгизации и минимизация длины перемычки металлизации е результате приведет к самой низкой из возможных разностей напряжений между двумя металличесагми плоскостями.

По этой причине металлизация внутри ветроэнергвтичеамх установок должна испотъзовагъ множество молниеотводов, которые:

• способны выдержать прогнозируемую часть тока молнии, проходящего через рассматриваемый путь:

- по возможности являются короткими и прямыми.

Электропроводка также может быть эащмцена прокладкой проводов в кабельных каналах/кабепепроео-дах или использованием экранирооа ■ юго кабеля.

Примечание — Использование экранированного кабеля в международной практике в данном случае определяется стандартом (8J.

G.2 Дополнительная информация о защите от электромагнитных импульсов от грозовых разрядов

В большинстве случаев уровни переходного напряжения и предельного тока (устойчивости) оборудования долюш быть подтверждены испытаниям и установленные в нем уровни устойчивости нужно испогъэо-

96

ГОСТ Р 54418.24—2013

вэть для оценки необходимости допопмитегъной зашиты для оборудования в условиях с отдать ной ЗМЗ. Болев того. уроем* выдерживания иэолящы электропровода и т. д. необходимо подтвердотъ согласно ГОСТ Р МЭК 60664-1.

G.3 Дополнительная информация об экранировании и методике установки

Когда токи молнии проходят через ВЭУ. образуются большие магжтные поля. Есть такие изменяющиеся магнипью поля проходят через контур, они ждуцируют напряжения этих контуров. Величина напряжения пропорциональна скорости изменения магнитного поля и площади рассматриваемого контура. Конструктору необходимо учесть величжу наводимых напряжений и убедиться, что подобные напряжения не превышают допустимый уровень кабе/ъной сети и подключенного оборудования.

На приведенной ниже схеме показан замкнутый контур проводов, проходящий рядом с токопроеодяиаш молниеотводом. Напряжение U будет пропорционально скорости изменем*я магнитного поля (рисунок G.2).

Проводник, проводящий ток молнии.

Это можно представить в виде следующей формулы

и = -

На

(G.2)

где о — поток, проходящий через контур. Вб:

U — напряжение, наведенное е замкнутом контуре. В.

Можно показать, что общж поток, проходядий через контур равен

Таким образом, напряжение, наведенное в замшутом контуре равно

(6Л)

(G.4)

где fj0 — воздухопроницаемость, другие велнчжы приведены на схеме:

М — коэффициент взаимной индукции между замкнутым контуром токопроводящим молниеотводом. Гц/м. Когда контуры закрыты, ток. наведенный в контуре равен

/ =

(udf

L

(G.5)

где L — коэффициент самоиндукции цепи; и — напряжение открытого контура.

Это напряжеже могло бы быть примером перепада напряжения, т.е. напряжения, наведежого между двумя проводами в системе. Для предотвращения наведения напряжения в электропроводке, очевидно, что

97

ГОСТ Р 54418.24— 2013

уменьшение пикового изменения магнитного поля, проходящего через контур, и уменьшение площади контура снизят наведенные напряжогмя. Это может быть достигнуто несхолькиьм способами:

•    уэегнчением расстояния между токопроводящим молниеотводом и электрическим контуром, этот способ уменьшения наведенных напряжений был бы эффективным, но. как правило, он не приемлем для ветроэнергетических установок. Однако если предпочитаемый путь тока могьни может быть установлен, например, внутри гондолы, то можно пересмотреть расположенно провоз» ветроэнергетических установок:

•    истопи эооаио кабеля типа «витая пара», ислогъэоеание такого кабеля, как уже быпо отмечено, уменьшит уроость наведенного напряжения. Этого можно достигнуть с помощью эффективного уменьшения площаз*. через которую проходит магнитное поле, до нуля. Системы «витая пара», таким образом, уменьшат напряжение диффвренжтиального вида, одоако по-лрежнему могут сохраняться фазные напряжения:

•    использование экранирования, хорошо подходит метод прокладки проводки внутри стальных трубок игм металлических кабельных каналах, так как очен* эффективно экранирует кэбвгы от магмтшх полей. Такой же эффект для молниеотводов, находящихся за эфвнами. обеспечивает использование экраирооаги1ых кабелей. Важно отметить, что такая защита возможна только тогда, когда оба конца экрана/трубыГкабелыюго канала должным образом металлизированы. Если только один конец молниеотвода металлизирован, то защита от индуктивной /магнитной сея» не возможна.

Экранирование кабелей в большинстве случаев обеспечивает хорошую защиту от электромагнитного импульса от грозовых разрядов. Экран должен быть правильно металлизирован (Э60* соединение с корпусом оборудования) на обоих котах для предполагаемой работы.

Есги кабели дгинные игм импутъсы тока большие, расчеты должны показать, что наведенное напряжение между экраном и проводом будет богъшим. Если оборудование, соединенное с кабелем, не может выдержать такие высокие импульсы напряжения, экранирование должно совмещаться с УЗП. Это можно сделать в точсв между основанием мачты и гондолой.

Ток молнии будет идти в экране экранированного кабеля. Ток будет наводить напряжение между проводами и экранном. Велм-мну такого напряжения можно вычислить по проходному потному напряжению.

Есги сигнал в экранированных кабелях слишком чувствителен, может возникнуть необходимость защитить провод с помощью УЗП.

Проходное потное сопротивление можно измерить, если ток подается на экран, известна дома кабеля и если провод и экран короткозамкнуты на одном из концов кабеля, затем напряжение можно измерить на другом конце кабеля (рисунок 6.3).

Примечание — В международной практже для измерения проходного полного сопротивления используется стандарт (45].

При известном испытательном токе /, и кап ряжа ни Uc проходное прямое сопротивление можно рассчитать по формуле

Проходное потное сопротивление можно использовать для расчета напряжения между экраном и проводом по формуле

1 м

Рисунок 6.3 — Измерение проходного полного сопротивления

(6.6)

Uc = //,Zt.

(G7)

где Uс — напряжение между проводами и экраном. В: / —длина кабеля, м:

/, — ток в эгфоио. А:

Zj — проходное полное сопротивление. Ом.

98

ГОСТ Р 54418.24—2013

Есть» кабель проложен, перепад напряжения, разделенный между согласующими nonwwi сопротивлениями на двух концах кабеля, таким образом, будет воздействовать на подключенное оборудование. По приблиы-тегьной оценке рассчитанное напряжение будет разделено пополам между двумя концами кабеля.

В случае если экранированные силовые кабели имеют соединения с малым сопротивлением между фазовыми проводниками и экраном^землей. ток мотании будет распределяться между экраном и фаэовьыи проеод-тсами. Тамм соединением с низким полньм сопротивлением может быть УЗП для защиты от перенапряжет^ между фазовыми проводника кы и экраном/землей на концах кабеля. Такую ситуацию необходимо рассматривать. например, для силового кабеля, соединяющего ветровую турбину с сетью.

В ГОСТ Р МЭК 62305-2 (приложете D) приводится руководство по оцеже тока повреждения для экранированных кабелей (т. е. уровня тока магмы, проходящего в экране кабеля, который приведет к отказу из-за электрического пробоя изоляции кабеля).

99

ГОСТ Р 54418.24— 2013

ПриложениеН (справочное)

Методы контроля для испытаний на устойчивость на системном уровне

Для испытанья* на устойчивость на системном уровне применяются следующее метод*

испытание тока разряда УЗП е условиях эксплуатации

а)    до испытания на устойчивость на системном уровне:

•    устойчивость оборудования, которое необходимо защищать (определяется согласно ГОСТ Р 51317.4.5):

•    защитное действие УЗП необходимо проверить в соответствии с ГОСТ Р 51992:

б)    при обычюй проверке системы оборудование, которое необходимо защитить, тестируется в условиях эксплуатации т. е. устройство приводится в действие и подключается к обы-мому для него напряжение питания и нагружается током разряда установленного УЗП с номинальными параметрами. Там где это применимо, необходимо подключить дополнигетъные деты, такие ках пимы связи, датчики, двигателе

в)    на рисунке И.1 представлен пример цепи испытания тока разряда УЗП в условиях эксплуатации, включая УЗП класса II и систему управления по тангажу ветроэнергетических установок:

8/20

©

Генератор

иыпульсое

Распределительный щит

УЗЛ1 * УЗП2 ♦ УЗПЭ. Устройств© зашиты от перенапряжении аяя силовых целей УЗЛ4; Устройство защиты от перенапряжений для тепекоммунихвций и сигнальных сетей

Рисунок Н.1 — Пример схемы тока разряда УЗП в условиях эксплуаташм

испытания на индукцию из-за тока молям:

а)    импульсные токи необходимо пропустить через определенную металлическую опорную плиту для проверки поведения всей систеня* е электромагнитном поле, созданном токами молям:

б)    испытываемая система должна был установлена настолько реалистично, наскотъко это возможно. Такая смоделированная установка должна вклкянать отдельное оборудование, все установление УЗП.

реальную длину и тип соединений;

в)    необходимо отслеживать импульсные токи, наводимые в резутыате в кабельной сети всей системы.

г)    характеристические и прима мы ио значения первичного тока молнии.

д)    На рисунке Н2 привезен пример цепи испыгамня на индукцию, вызванную токами молнии, включая УЗП класса II для эпектроснэбжеьмя и УЗП для оборудовать контроля сисгеьы контроля тангажа ветроэнергетической установки:

рекомендуемая классификация испытаний на устойчивость на системном уровне (см. так же ГОСТ Р 51317.4.5):

а) нормальная работа е пределах, установленных производителем.

100

ГОСТ Р 54418.24—2013

б)    временная потеря функцт иги ухудшение рабочих характеристик, которые прекращаются после прекращения нарушения и после которого тестируемое оборудование возвращается к нормальной работе без вмешательства оператора:

в)    временная потеря функции игм ухудшение рабошх ха растер ист юс. исправление которых требует вмешэ-Tefbcrea оператора.

г)    потеря фунсции или ухудшение рабочих характеристик, которые невозможно восстановить из-за повреждали оборудования. программного обеспечения или потери данных.

Рисунок Н.2 — Пример цепи исгыгэния на индукцию, вызванную током молнии

101

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Приложение I (справочное)

Система заземления

1.1    Общие положения

1.1.1    виды систем заземления

Большие ветроэнергерические установки всегда имеют обширную конструкцию основания, содержащую богъшое количество стать крупных размеров. Сталь 8 юнструкши основами в основном должна использоваться для заземления в качестве системы заземления ооювания для достижения самого низкого сопротивления заземления.

В случае если проектировщик системы молниезащиты решает установить отдельную систему заземления с заземляющим электродом, по-прежнему необходимо обеспечить надлежащую металл изацио к стальным элементам ооювания. так как сложно будет оградить сгатыые элементы основаьмя от попадания в шх тока мол-пм. а разность электрических потенциалов между отдельной системой ззземпежя и стальными элементами основания может быть опасна, например, для бетона, покрывающего стальную арматуру ооювания.

Разработчик и монтажник СМ3 должны выбрать подходящие виды заземлявших электродов. Разработчик и монтажи* СМ3 должны учесть заивгту от опасных осаное напряжения вблизи сетей с заделкой ззземпежя. если они установлены в общедоступных зонах.

Глубоко залегающие заземляющие электроды могут быть эффективны в особых случаях: когда удельное сопротивление эемга* уменьшается с увегмчо* мои глуби ы и где спои почвы с низким сопротивлением находятся на глубжах больших тех. на которых обычно располагают стержневые электроды.

В случае предварительно напряженного бетона необходимо учесть последовательность прохождения токов разряда молнии, которые могут вызвать нежелательные механические нагружежя.

Установка типа А: Горизонтальные или вертикальные электроды соединены с не менее чем двумя вертикальными молниеотводами. Тип А может быть использован для небольших сооружожй (например, измерительные или служебные ангары, имеющие отношенью к ветроэлектрической станции).

Установка типа Б: Одж или более внешних кольцевых проводника или естественных эээвмляккдас электродов. встроенных е сонет рувдьо. Такой тип установки состоит либо из внешнего кольцевого заземляющего электрода в контакте с почвой на не менее чем 80 % его общей длины, или из заземляющего электрода фундамента.

Для ветроэпорготичесюгх установок должна испогъэоеатъся установка электродов по типу Б.

Примечание — Л*формэщ«я по двум основным типам установки заземляющих электродов приведена в стандарте {1].

1.1.2    Конструкция

L1.2.1 Заземляющий электрод фундамента

Заэемляющж электрод фундамента состоит из проводников. установленных в фундаменте конструкции жже уровня эемга*. Их преимущество заключается в том. что ож надлежащим образом защищают от корром*. если бетон хорошего однородного качества, и покрывают заземляющий электрод фундамента не менее чем на 50 мм.

Металлы, используемые для заземляющее электродов, должны соответствовать материалам с учетом поведения металла относительно коррозии е поже. Когда нет указаний для конкретного вида почвы, необходимо выяснить лрактмсу применения систем с задетой заземления на других заводах, стоящих на почве с похожим* свойствам*. При заполнении траншей для заземляющих электродов необходимо убедиться, что никакая зольная пыль, куоо* каменного утя или строительные бугыжнио* не находятся в прямом контакте с заземлявшим электродом. При высоком удельном солротмвленж земли необходимо принять меры для умеишения сопротивления заземлению. Могут быть использованы электроды с большей площадью поверхности, например, путем использования сетки из проводников в траншеях вместо отдельных электродов ига* использования токопроводящего заполняющего материала для улучивжя контакта электрода с землей в траншеях и просверленных отверстиях. При использовании улучшающего заземление материала необходимо учитывать коррозию.

Примечание — в международной практике используют информацию по материалам для заземляющих электродов согласно стандарту [1}.

Сталь, заделанная в бетон, имеет примерно такой же гальванический потенциал в электрохимическом ряду потенциалов, как медь в почве. Таким образом, когда сталь в бетоне контактирует со сталью в поее, гальваническое напряжение возбуждежя ветчиной примерно в 1 В вызывает прохождеже коррозионного тока через по«у и влзхиый бетон и растворение стали в почве.

Следовательно, в местах, где заземляющие электроды в лове соеджяются со статью, эадепажой е бетон, должны испогъэоеатъся проводники из меди или нержавеющей стали.

102

ГОСТ Р 54418.24—2013

По периметру конструкции должен быть установлен металгыческий проводник, ооеддеяощий мачту с металлом основания наиболее коротким путем.

Примечание — В международной практике металлической проводник устанавливается согласно стандарту [1].

При монтаже необходимо регулярно измерять сопротивление заземления. Дальнейшее заглубление электродов может быть прекращено, как только сопротивление заземления перестанет уменьшаться. Кроме того, можно установстъ дополнигегъше электроды е местах, где действие на сопротиелегые заземления будет лучше. Рекомендуется вести измерения для каждого электрода в системе контроля качества.

Заземляющий электрод должен находиться в земле в достаточном удалемм от существующих кабелей, металлических труб и т. д.. также необходимо сделать должное допущение для заземляющего электрода при его отклонении от предполагаемого местоположемя при заглублении. Расстояние раэ-юса зависит от силы элект-ржеского импугьса и сопротивления земли, а также тока в электроде.

Если существует опасность увеличения сопротивления около поверхности (например, из-за высыхания), должны быть испогъэованы заземляющие электроды глубокого привода большей дгыны.

Радиальные заземляющие электроды должны быть установлены на глубине 0.5 и и более. Например, е странах с низкой температурой в зимнее время заземляющие электроды не будут находиться в замерзшей почве (которая имеет крайне низкую электропроводность), если увеличить глубину укладки электрода. Для достижения стабильного сопротивления заземления, не зависимо от сезона, предпочтительнее использовать вертикальные электроды. Более глубоко залегающие заземляющие электроды могут иметь меньшую разность электрических потенциалов на поверхности земли, что является допогыительшм преимуществом и уменьшает скачм нэпряжежя и снижает опасность для живых существ на поверхности эешм.

1.1.2.2 Тип Б— кольцевые заземляющие электроды

Для уменьшения условного сопротивления заземления установка заземления по типу Б. при необходимости. может быть улучшена путем добавления вертикальных или радиальных заземляющих электродов. На рисунке 1.1 представлены требования по камимальной длине зээемляощих электродов.

Изоляционное расстояние и глубина расположения заземляющих электродов по типу Б являются оптимальными при нормальных условиях почвы для зашиты людей, находящихся в непосредственной близости от ветроэнергетической установки. В странах с низкими зимними температурами необходимо учесть надлежащую глубину заглубления зээемляощих электродов.

В зонах, прилегающих с защищаемой ветроэнергетической установке, в которых часто собирается большое количество людей, необходимо обеспечить расширенный контрогь потекыала. Богъшее когычестао югъцееых заземляющих электродов должно быть установлено на приемлемых рэсстояыях от первого и последующих когь-цееых проводников. Эти кольцевые заземляощие электроды должны быть соединены с первым кольцевым проводником с помощью радиальных проводников.

1.1    -2-3 Заземляющие электроды е скалистом грунте

Во время строительства заземляющий электрод фундамента должен быть встроен е бетомюе основаже.

Даже в скалистом грунте, где заэемляюиам электрод фундамента обладает метшим эффектом заземления. он все равно действует е качестве эквипотенциальной плоскости связывающей ток молнии с землей.

Для рад налы кхх заземляющих электродов, лежащих на игы около поверхности эем/ы. может возникнуть необходимость их покрытия камнем игы rpaateu или бетожрования для мвханичеосой заи»гты. Если ветроэнергетическая установка находотся вбгыэм дороги, кольцевой заземляющих электрод должен, если это возможно, находиться ниже уровня дороги. Однако там. где это невозможно осуществить на всей длине подверженной воздействие дороги, такой эквипотенциальный контроль должен осуществляться, как минимум, вбгыэм заземляющих электродов.

Для контроля потенциала в некоторых особых случаях необходимо принять решение либо об установке дополнитагъной части кольца вблизи входа ветроэнергетических установок, либо иасусствежо увепямть сопротивление поверхностного слоя земли (например, с помощью дополнитегъного слоя гравия).

1.2    Размеры электрода

1.2.1 Тип установки

Установка по типу А состоит из горизонтальных или вертикальных заземляющих электродов, устанавливаемых снаружи защищаемой конструпыи и соединяемых с каждым вертикальным молниеотводом. Количество заземлявших электродов должно быть не менее двух.

Минимальная дгына каждого электрода на базе каждого вертикального могыиеогвода составляет:

•    I, — для гормэонтахъных электродов, или

•    Об /* — для вертясальных (игы наклонах) электродов.

где /, — это минимальная дома горизонтальных электродов, показанных на рисунке 1.1.

Минимальная длина заземлявшего электрода (А) зависит от уровня молниезащиты 0 — IV) и удельного сопротивления почы.

Для комбинированных (вертикальных и/ы горизонтальных) электродов необходимо учесть общую дожу электродов.

103

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Установленная минимальная дшнна /, может не соблюдаться в случае, если сопротивление заземления системы заземления меньше 10 Ом. измеренное на частоте, отличной от частоты питающей сети (50 — 60 Гц). и с низким порядком гармонических колебаний.

Для установки типа А в почве с удельны* сопротивлением менее 500 Ом кмнимагъная длина для двух горизонталь»*» электродов составляет 5 м или 2.5 м для двух вертикальиых электродов.

При удегъном сопротивлении земли вьаые 500 Ом-м минимальная длина (/,) увегичивэется линию до 80 м при удельном солротиепен*ж земли равном 3000 Ом-м.

м

Из-за высокочастотных компонент тока молнии длина, превышающая 80 м. независимо от удегъного сопротивления земли далее не уменьшает логмое сопротивление.

Установка типа Б состоит либо из кольцевого проводника вне защищаемой конструкции в контакте с почвой на не мопоо 80 % от его общей длины, либо из заземляющего электрода фундамента. Такие заземляющие электроды также могут быть сетчатым.

Для кольцевого заземляющего электрода (игы фундаментного заземляющего электрода) средний радиус (гв) зоны, окруженной кольцевым заземляющим электродом (или фундаментным заземляющим электродом) не должен быть меньше значения /,

Гв2/,.    (1.1)

Где /'Представлена на рисунке 1.1 в соответствии с уровням СМ3 I — (V. Когда требуемое значение /, превышает подходящее значение г«, необходимо добавить дополнительный горизонтальный или вертикальный (наклонный) электрод собственной дгинш 4 (горизонтальным) и I, (вергикатъный):

Wt-V    (t-2)

/, = (/,-гвУ2.    (1.3)

Количество электродов должно быть не менее двух.

Дополнительные электроды следует подсоединить, по возможности, на равноудаленном расстоянии.

Информация об удельном сопротивлении земли, предполагаемом блуждающем токе земли и времени освобождения от блуждающего тока земли кронёю важна для провктирооашп конструкции и установки систем» заземления.

Удегънюе сопротивление почвы очень отличается е зависимости от характера почвы.

Примеры

1 На рисунке L1 для УМЗ-i и р = 1500 Ом-м минимальная длина заземляющего электрода /, - 35 м.

104

ГОСТ Р 54418.24—2013

2 К кольцевому заземляющему электроду с радиусом гв= 10 м необходимо добавить два горизонтальных электрода с собственной длиной !, = 35м—10м = 25 м или два вертикальных электрода /г = (35м- 10 мУ2 = 12.5 и.

122. Зависимость частоты от полного сопротивление заземления

Измерения системы заземления обычно проводят на низкой частоте, результат получают в виде сопротивления. одааю разработчику системы заземления необходимо учитывать, что из-за высокой частоты мотмм (до 1 МГц) импульсная характеристика полного сопротивления электроде может быть выше ипч ниже значежя. измеренного на низкой частоте. Характеристики электрода (емкостные, ждукгивные или реэисгивые) зависят от формы электрода, удельного сопротивления земли и точки оосдз тока молнии.

На рисунке I2 представлена типичная зависимость от петого сопротивления относительно земли, отношение модуля полного сопротивления [Z(joi)) и сопротивления относительно земли переменному току низкой частоты {Rq). Существует два диапазона частот: диапазон низких частот (НЧ) до 50 кГц. при котором потов сопротивление практически постоянно и равно сопротивление, и диапазон высоких частот (84) выше 50 кГц. при ютором потов сопротивление меняется с частотой и может быть выше игы ниже значения измеренного сопротивления. Дтамическое поведение заземляющих электродов, подвержен кхх импульсам тока молмм. является важным моментом (т. в. отношение между максимальными значениями напряжете и введенным током).

I

Резистивное и емкостное поведение более благоприятно, так как высокая частота мешке или равна низкочастотному сопротюленюо относитетно земли. Обыто емкостное поведение является тишчным для систем заземления с сетчатыми электродами, имеющими разветвления для покрытия эо»ы, в то время как система заземления с несхогъкикы длинными электродами обладает а большинстве случаев индуктивными характеристиками. Испотьэооа ню множества установок заземпежя улучшает импульсную эффективность, как показано в таблице 1.1. Однако на практике не всегда возможно использование небольших электродов для выполнения требований в стандартах низких значений сопротивления

Горизонтальные стержни менее эффективны на частоте питающей сети по сравненмо с еертмсальными стержнями, однако обладают лучшей импульсной эффективностью.

Таблица 1.1 — Импульсная эффективность нескольких схем стержневых устройств заземления по срзвнегеео с 12 метровым вертикальным заземляющим стержнееыи электродом (100 %)

Установка

заземляющего

стержневого

электрода

Й

4—.

f

Ьи

1 1

L

1У 1/

Процент

100

95

85

85

80

70

105

ГОСТ Р 54418.24— 2013

1.3 Формулы для расчета сопротивления извинения для различных конфигураций электродов

Общепринятой практикой при создании большинства систем заземления является использование некоторых видов компьютерного программного обеспечения, так как это позволяет точю проанализировать взаимодействие между многими элементами, обычно используемыми в таких системах. Некоторые такие системы способны рассчитать ответную реакиио система заземления на переходные токи при ударе молнии. Такие инструменты обычно дают наиболее точные резутъгат. Для случаев, когда такие инструменты не доступны, могут быть использованы приводе иные в табпшах 1.2 —1.6 формуты для конфигураций и комбинаций простых заземляющих электродов.

Таблица 1.2 — Символы, испогъзуемые е таблицах L3 —1.6

р.Ом-м удельное сопротивление земли

а,2. и расстояние между стержнями

л количество радиахъных проводов

d. м глубина залвгэьмя

L. м длина каждого радиального провода

R. Ом сопротивление электрода

а. м радиус радиального провода

0. м диаметр кольцевого электрода

s. м расстояние между стержням

е 2.716

х 3.1415

Таблица 1.3 — Формулы для разлгчных конфигураций заземляющих электродов

Заглубленный прямой горизонтальный электрод

(1.4)

при d«L

*^ЬйИ-

два стержневых электрода одинаковой шыны. разделенные расстоянием а,2

в« -£-iiniL-i + _L.V

4хП «    «12 )

(18)

при а,г» L

л заглубленных электродов, расходящихся симметрично из общей точки

Р

nxL

т.л i + sin(S2L) In - 1 Н- X ln-—\~

J2*    -.1

л заземляющих стержней, равной длчы. распо-ложе1 ■ ыо на одинаковом рэсстояши по кругу диаметром О. меньшим, чем длта стержней

(1.5)

г, Р R~ 2XL

Примечание — в приведенных выше формулах предполагается, что угол между любыми двумя смежными электродами одинаков. Так. при л = 2 электроды лежат в противоположных направлениях от общей точки. все проводим» проводят одинаковый ток.

In-

41

”Я!г

(1.9)

при D«L

Примеча нив — Количество о-числом наземных стержней, соединен»*» изолированным кабелем.

Вертикальный стержневой электрод

»-*ММ

(1.6)

л оде гаковых заземляющих стержней, устаное-лвтых на одинаковом расстоянии по кругу диаметром О с интервалом между смежными стержнями, равньы или превышающим длину стержня

при L»a

R =

2mL

hit

-1

rt-t

(1.10)

Два стержневых электрода одыэкоеой длины, находящееся на рэсстоямы а,2

заглубленные кольцевые электроды

R =

»-з£гМ*

Pee.

12

я2 О

In

40

J2.ad'

(1.11)

(1.7)

при al2« L

106

ГОСТ Р 54418.24—2013

Таблица I.4 — Формулы для заглубленного кольцевого электрода а сочетании с вертикалы-ыьм стержням

Гольм заглубленный котъцевой электрод

R Р ■- 40

С-12»

п заземляющих стержней равной длины, устаное-ленных по кругу диаметром D, с интервалом между соседними стержнями равным или превышающим длину стрежня

rt.1

« Р 4 L ,.tr 1 2 2<жГ| а О Jli

(1.13)

Взаимное сопротивление заземления между кольцевым электродом ил — числом заземляющих стержней. установленных по футу диаметром 0

Й Р m 40

*2° <и«>

Т е

Общее сопротивление

й/г, - я|

* = Я, + Я2 - 2ЯЭ (И5)

Таблица I.5 — Формуты для эаглублежого кольцевого электрода в сочетании с радиатъными электродам

Голый заглубленный котъцевой электрод

О Р In 40

С-16»

п заглубленных радиа/ыых электродов, расходящихся горизонтально и симметрично из общей точки

Rj --fij-2 nxL

f ,f „1 1 + sin("”)l m *-i + 2> / \ ]

■ (L17)

Взаимюе оопротивпешю заземлению между кольцевым электродом ил — ч«слом заглубленных радиальных электродов, расходящихся симмегр|мно из общей точки

«3 - ? m «

• ° c «)

Общее сопротивление

R ' Я, + й2 - 2Я3 'L19}

Таблица 1.6 Формулы для заглубленного прямого горизонтального электрода о со’ютшьт е оортикэлыыми стержням*

Готый заглубленный прямой горизонтальный электрод

Я,=ТЕг['п^37 ')• С-20»

при d « Lc

Вертмсальный стержневой электрод

* = [* а ”1)' (L2t)

при tp » в

п-число вертикальных стержневых электродов, соединенных изолированным кабелем

Я, = — + У -2-. /| у?) 2 л ms *-,т v-n-i т-2

Вэаиьеюе сопротивление заземления между прямым горизонтальным электродом и л вертикальными стержнями

] 11231

Общее сопротивление

я/?, - я|

* - Я, Гяа - 2R} f 24>

107

ГОСТ Р 54418.24—2013

Приложение J

(справочное)

Пример определения точек измерения

Пример определения точек измерения приведен не рисумсе J.1.

Рисунок J.1 — Пример точек изиеремя

108

ГОСТ Р 54418.24—2013

Следуя домому примеру можно провести следующие измерения (ом. тэбледу J.1):

Таблица J.1 — Тонки измерения и сопротивления, которые необходимо зарегистрировать

Точи измерен шш

Описание

измерения

Описанье

Сопротивление

Ом

А1

Тонка молниезащиты не концевой части лопасти А

А2

Вертикаль»»» мол moot вод на комлевой части лопасти А

В1

Точка молниезащиты на концевой части лопасти В

В2

Вертикаль»»» мол-меотвод на комлевой ^всти попасти В

А2

Вертикальный молниеотвод на комлевой части лопасти А

О

Корпус ступицы ротора

В2

Вертикальный молниеотвод на комлевой части лопасти А

О

Корпус ступицы ротора

D

Шасси стулмды ротора

Е

Корпус гондолы иг» шина заземления

F

Мол мозащита приборов ветра

Е

Корпус гондолы иг» шина заземления

Е

Шасси гондогы — иг» шина заземления

G

Шина заземления в нижней части мачты

Н1

Заземление 1 на электроде фундамента

Н2

Заземление 2 на электроде фундамента

G

Шина заземления в нижней части мачты

1

Удаленное заземление

109

ГОСТ Р 54418.24—2013

Приложение К

(справочное)

Типичные вопросы о повреждении молнией

К.1 Проиэводительветроэнергетичес1Сй установки;______________________________________________

Оператор ветроэнергетичеосой установки:_________________________________________

(С2 Тип ветроэнергетической установки (общие положения описание); ..._________________________________

К.З Особые данше по ветроэнергетической установке:

•    Могдаость. кВт;

•    Высота стутмды. м;

•    Диаметр ротора, м:

. Дата установки:

- Другие комментарии.

К.4 Местонахождение ветроэнергетической установки:

•    Точное положение (например, коорджаты GPS):

•    Отдельная ветроэнергетическая установка:

•    Ветроэнергетическая установка на ветроеой ферме с количеством ветроэнергетических установок:

•    Береговая зона:

•    Вбгмэи береговой зоны:

•    В море:

•    На суше:

•    Возвышеже (выше уровня моря), м:

•    Другие комментарии.

К.5 Погодные условия:

•    Грозовые дай:

•    Ветер, м/с:

•Температура. *С:

•Другое:

•    Дождь (интенсивность, если известно):

•    Другие комментарии.

К.6 Время происшествия:

•Дата:

•    Время:

•    Приблизительная точность времени:

•    Другие комментарии.

К.7 Предполагаемэя(-ые) го*жа(-и) попадания молнии:

•    Лопасти:

•    Гондола;

•    Метеорологическое оборудование:

•    Мачта:

•    Молниеотвод гондогы.

•Другое;

•    Другие комментарии.

К.8 Поврежденные элементы:

•    Ступмда;

•    Ротор:

•    Подшипник главного вала;

•    Подшипник для наклона:

•    Подшипник утла рыска мя:

•    Подшиптк генератора.

•    Подшигыик передатожого вала:

•    Редукторы;

•    Генератор:

•    Система управления:

•    Система SCADA:

•    Система энергоснэбжетя:

•Другое:

•    Другие комментарии.

110

ГОСТ Р 54418.24—2013

К.9 Последствия повреждения молнией:

•    Потери производственного времени, ч

•    Ремонтные расходы (валюта государства):

•    Стоимость не произведенной из-за повреждения электроэнергии (валюта государства):

•    Другие комментарии.

К.10 Элементы системы мотив за шиты турбмы (кроме лопастей)

-Отсутствуют:

•    Когъцевой заземляющий электрод:

•    Заземляющий электрод фундамента:

•    Молниезащитная система (вид/месгокахождение):

•    Вертикалы-ый молниеотвод (виФместонахождсл мо):

Перенапряжения/защита от перенапряжения:

-Отсутствует:

•    Входящее соедтение с сетью:

•    Генератор:

•    Внешние гееми данмых:

•    Внутренние линии управления.

•    Телефонные линии:

•    Другие комментарии.

К.11 Лопасти и молмюзащита лопастей:

•    Производитель лопастей:

•    Тип лопасти (наклон ыо/с регулированием срьеа потока):

•    Одна лопасть:

•    Две лопасти:

•    Три лопасти:

-Другое:

•    Оснащены концевыми тормозами.

Движение ротора за цикл

-    В состоят*» покоя:

•    Вращается:

•    Неизвестно.

Материал лопасти ротора:

•    Стеклопластик:

•    Углеллэстш;

•    Стеклопластих/угле пластик;

•    Деревянный слоистьй материал:

•    Плотная древесина:

-Другое.

Примечание — Стеклопластик — apwpooati ый пластик из стекловолокна. Углепластик — армированный пластик из углеродного волокна.

Вид молниезащиты:

-    Приемник на конце (материал):

•    Наконечник (материал):

•    Могмюзащита отсутствует;

-Другое.

вертикальный молниеотвод лопасти

•    Внедоий:

•    Внутренний.

•    Площадь поперечного сечения, мм:

•    Материал:

•    Другие комментарии.

Полученные повреждения:

•    Лопасть не повреждена;

•    Отверстие е лопасти (диаметр), мм:

•    Трещина на поверхности лопасти (длине):

•    Трещина на кромке лопасти (длина):

-Другое:

•    Другие комментарии.

til

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Отметка мост, в которых зафиксировав повреждения на лопасти (рисунок К.1):

• Наввтрежая стороне:

Рисунок К.1 — Контур лопасти для отметки мест повреждения

112

ГОСТ Р 54418.24—2013

ПриложениеL

(справочное)

Системы мониторинга

Ветроэнергетические установки рекомендуется оснастить оборудованием для обнаружения ударов мол-i-mVмониторинга уровней тов таких ударов молнии (системам* мониторгмв). Назначение таких систем заключается в:

•    предоставлении оператору информашы об уровне ударов молнии, воздействующих на ветровую турбину, и участии е режимах эксплуатации и техобслуживания:

•    предоставлен»** ванзых дзмых об ожидаемом количестве ударов молнии в высокие ветроэнергетические установки и оценке их вепгчины/характеристик. содействие е процессе оцемси будущих рисков.

Существуют разгычные варианты систем монитормчга. Ниже приведено крепкое описа н*е таких систем.

а)    Система обнаружены молнм* на обширном пространстве.

Многие коммерческие системы позволяют обнаружить могмию с помощью антенн поиска эпектромалмт-ного имттутъса. производимого вспьижой мольми. которые определяют моста вспышки могмм на основе мето-док определения направления или времени прихода. Данные. предоставляемые такими системами, в основном доступны в режиме реального времен*». Выходные даикю обычно не позволяют точно определить местоположение вспышки молныи, так как точность таких систем мажет ограничиваться несколькими сотнями метров игы несколысимм километрами (точность зависит от относительного положены вспышки молнии по отношению к антенне и ее величины). Подобная система, таким образом, реально используется только для определения повреждены полученного из-за молнии.

б)    Локальные системы активного обнаружения молн*и.

На мачте ветроэнергетической установки устанавливают специальные системы, например, с датчиками, предупреждающие об опасности молнии исходя из критериев магнттного поля. Антенны предотвращают ошибочные срабатывания, когда встышка молнии находится на удало* том расстоянии. Такие системы можно соедингть с системой типа SCAD А. что позволяет получать нужную информацию об ударах молнии в реальном времен*». Системы могут давать или не давать показания о форме кривой тока или величине, и если система размещена на мачте, она не предоставит ныформацию о месте удара молнии в ветроэнергетическую установку. Однако такие системы полезны для упреждающих действий оператора во время мониторинга ветроэнергетических установок после грозы.

Кроме того, созданы датчики, позволяющее установить преобразователь* тока непосредственно на лопасти игы на другие вертжалыые молниеотводы. Такие дзт'-ио* могут выполнять предупреждающую фунюыю. а также собирать важные до*ыыо о пиковом значении тсжа/ форме кривой для оценки будущих рисков.

в)    Локальные системы пассивного обнаружения молнии.

Корточки о чувст питоны мм и догмками пикооого ыочонип тока (PCS ДПЭ) имеют uanuniue полово* е заранее установленной диаграммой направленности по напряженности поля. Они зафиксированы на вертикальном молниеотводе, и при прохождении тока через провод встроенная диаграмма частично стирается маг-ньгоым попам тока. Чем выше ток молнии, тем выше магнитное поле во»фуг вертикального могкчиеотвода. и тем большая часть встроенной диаграммы по направленно напряженности поля будет стерта/искажена. Такие виды систем обычно заявляют о зола зоне обнаружены от 3 до 120 кА с результатами. отклоняющимися от точных не более чем на (±2) кА. Карточки фиксируют только пиковые значения тока и могут хранить только одну такую запись. Таким образом, при множестве ударов могыии сохраняется только самое высокое гмковое значение из всех ударов. В таких системах нет привязок ко времени.

113

ГОСТ Р 54418.24— 2013

Приложение М

(справочное)

Руководство для малых ветроэнергетических установок.

Микровыработка

Настоящий стандарт разработан для применения к ветроэнергетическим установкам промышленного масштаба. Их можно охарактеризовать конкрвтшми параметрами: объем производства электроэнергии более 100 кВт. установлены на мачтах высотой болев 30 м. имеют гондолу, в которой размещен генератор, системы управления и преобраэоважя. а таске лопасти с длююм более 10 м.

Все мою приведенные значения относятся к классу ветроэнергетических установок для выработки малой мощности. Обычно OMi предназначаются для домашнего или мелкопромьшленного производства, когда электроэнергия в основном предназначена для использования на месте. Хотя такие ветроэнергетические установки могут экспортировать избыточную моиеюстъ в местную электросеть, но электроэнергию в них производится тогъ-ко на уровне низких вольт, а не мегэвопьт. как у ветроэнергетических установок промышпо! ■ юге масштаба.

Окружающие условия этих двух ветровых генераторов различных видов очень отличаются, а следовательно, и требооатя по молчиезащите также различаются.

Для ветроэнергетичеооа установок малой мощности тапке необходимо учитывать проблему мопниезащиты. Чтобы такие системы смогли продолжать работу после воздействия высокого переходного напряжения и токов, связанных с короткими одиночными импульсами грозовых разрядов, исходящих из ветроэнергетических установок, необходимо обеспечить защиту от переходного напряжения соединения с внешней сетью и соединены систем управления и связи {если таковые имеются). Прямые удары молнии в маломощную систему будут относительно редкими, еаы только омт не размещены на высокой открытой местности и не защищеш. Однако системы должны оставаться бвэопаоыми как с точки зрения сохранения физической целостности и непричмю-ния вреда людям при отрыве конструкций, так и недопущения пожара иты повреждения электрической системы к которой подключена ветроэнергетическая установка.

И хотя настоящий стандарт не распространяется на могмюзащиту ветроэнергетических установок малой мощности, некоторые осноошо принципы и подходы могут способствовать недопущение упомянутых вьиге рисков.

Прямее испытания с использованием высоких напряжении и тока могут быть использованы при проектировании системы молниеэащиты (см. приложение Г. касающееся методов испытаний). Могут быть испытат такие элементы, как лопасти, анемометры и корпус генератора: электрическая схема и система управления могут быть исгыгэны на сопротивление возденет evao скачков переходного тока. Окончательное решение по молниеза-щите может объвоыять в себе молниевый стержень, простирающийся выше ротора и эквипотенциагъную электрическую металлизацию, а также некое устройство эаимты от перенапряжений (УЗП). эффективность которого также должна быте подтверждено испытаниям.

114

ГОСТ Р 54418.24—2013

Приложение ДА

(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте

Табл ица ДА.1

Обозначению

ссылочного наияоналыгаго. межгосударственного стандарта

Степень

Обозначение я наименование ссылочного международного стандарта

ГОСТ Р 51992—2011 (МЭК 61643-1:2005)

МОО

МЭК 61643-1:2005 «Низковольтные устройства защиты от перенапряжений — Часть 1: Устройства эаиыты от перенапряжений, подсоединенные к низковольтным системам эгергораспрвделены — Требования и испытания»

ГОСТ Р МЭК 61643-12—2011

ЮТ

МЭК 61643-12:2002 «Низковольтные устройства защиты от перенапряжений — Часть 12: Устройства защиты от перенапряжений, подсоединетыыо к ьызкоеолыным си-стемам энергораспределения — Прющипы отбора и использования»

ГОСТ Р 54986—2012 (МЭК 61643-21:2009)

МОО

МЭК 61643-21:2009 «Низковольтные устройства защиты от перенапряжений — Часть 21: Устройства защиты от перенапряжений, подсоединенные к системам связи и сигнализационным сетям — Эксплуатационные требования и методы испытаний»

ГОСТ Р 51317.4.5—99 (МЯК 61000-4-5—О*)

МОО

МЭК 61000-4-5:1995 «Электромагнитная совместимость (ЯМС) — Чагть 4-5' Ыетпдмгм игпытщ >»'| и измерений — испытание на волновое сопротивление»

ГОСТ Р МЭК 60664.1—2012

ЮТ

МЭК 60664-1:2007 «Выбор изоляции для оборудования внутри ниэкоеольтна систем — Часть 1: Принципы, требования и испытания»

ГОСТ Р 50571-4-44—2011 (МЭК 60364-4-44:2007)

МОО

МЭК 60364-4-44:2007 «Низковольтные электрические установки — Часть 4-44: Защита для безопасности — Защита от резких отклонены напряжения и электромагнитных возмущений»

ГОСТ Р 50532—93 (МЭК 212—71)

МОО

МЭК 60243-1:1971 «Электрическая прочность иэоляци-оных материалов — Методы испытаны — Часть 1: Ис-лытажя на промышленных «естотах»

ГОСТ 13526—79

(МЭК 464-2—74. МЭК 699—81)

NEO

МЭК 60464-2:1974 «Лаки, используеьые для электро-изоляции — Часть 2: Методы испытаны»

ГОСТ Р МЭК 60204-1—2007

ЮТ

МЭК 60204-1:2005 «Безопасность оборудования — Электрическое оборудованы установок— Часть 1: Общие требования»

115

ГОСТ Р 54418.24—2013

Окончание таблиц* ДА. 1

Обозиачмо

ссылаемого иацмомгльмого. мехгосударстоеммоео сюмдэрта

Стелен»

Обозначение и наименование ссылочного международного стандарта

ГОСТ Р 52725—2007

NEO

МЭК 60099-4:2004 «Грозозащитные разрядники — Часть 4: Металлооксидные грозозащитные разрядники без зазоров для систем переменного токаи

ГОСТ Р 53735.5—2009 (МЭК 60099-5:2000)

MOD

МЭК 60099-5:2000 «Грозозащитные разрядники — Часть 5: Рекомендашш по выбору и примененмо»

Примечание — В настоящей таблице испольэое»** следующие условные обозначения степени соответствия стандартов:

-    1DT — идентичные стандарты.

-    МОО — модифицированные стандарты:

• NEQ — неэквивалентные стандарты.

116

ГОСТ Р 54418.24—2013

Библиография

[1]    МЭК 62305-3:2006 Часть 3. Фнсзннесхое повреждение конструкций и опасность для человека

[2]    МЭК/ТУ 61400-23 Генераторные системы ветроэнергетических установок. Часть 23. Испытание конструпаи лопастей ротора

[3]    EN 50164-1 Lightning Protec bon Components (LPC). Part 1. Requirements for connection components

[4]    МЭК 60060-1 Методы испытаний высоким напряжением. Часть 1. Обиде определения и треб оса мл к испытаниям

[5]    МЭК 60243-3 Электрическая прочность твердых изоляционных материалов. Методы испытаний. Часть 3. Дополнительнее требования для импульсных испытаний с длительностью иыпугъса 1.2/50 мкс

[6]    МЭК 60587 Электроизоляционные материалы, используемые для жестких условий окружающей среды. Методы испытаний для оценки сопротивления действию блуждающего тока и эрозионной сгоююсти

[7]    МЭК 62305-4:2006 Зашита от молнии. Часть 4. Электрические и электронные системы внутри конструкций

[8]    МЭКЛТ 61000-5-2 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 5. Руководство по установке и уменьшению воздействия на окружающую среду. Раздел 2. Заземление и кабельная сеть

[9]    МЭК 60364-5-53:2001 Электрические установки зданий. Часть 5-53. Выбор и установка электрооборудования. Изоляция, коммутационная аппаратура и механизмы управления

[1(4 МЭК 61643-22 Низковольтные устройства защиты от перенапряжений. Часть 22. Устройства заинты от перенапряжений. подсоединенные к системам связи и оеналиэационнъы сетям. Принцигы отбора и испогъэо-вания

[11]    МЭК 60071 (аса части) Выбор изоляции

[12]    МЭК 60204-11 Электрооборудование промышленных машин. Безопасность. Часть 11. Требования к высоковольтному оборуаоса—о. работающему при напряжениях свыше 1000 В пером» я ото тока или 1500 В постоянного тока и не выше 36 кв

[13]    МЭК 60071-2:1996 Выбор изолякде. Часть 2. Руководство по применению

[14]    МЭК 60479-4 Влияние электрического тока на человека и скот. Часть 4. Влияние ударов молнии на человека и скот.

[15]    МЭК 605В7 Электроизоляционные материалы, испольэуекые для жестких условий окружающей средо. Методы испытаний для оценки сопротивления действию блуждающего тока и эрозионной стойкости.

[16]    РАКОВ ВА. УМАН МА Физика и воздействия молнии. Издательство Кембриджского университета. 2003. ISBN 0 521 58327

[17]    БЕРГЕР К.. АНДЕРСОН Р.Б. и КРОНИНГЕРХ Параметры вспышек молнии. Electra. том 80. стр. 23—37. 1975 г.

[18]    АНДЕРСОН Р.Б. и 3PVKCCOH А. ДЖ. Параметры молнии для технического применения. Electra. том 69. стр. 65—103. 1980 г.

[19]    ВАДА А.. ЙОКОЯМА С. НУ МАТА Т.. ИСИБДСИ Й., ХИРОСЕ Т. Повреждения могнией лопастей ветроэнергетических установок в зимюо время а Японии — наблюдение за молнией на ветровой ферме KWaxo-Коген. материалы 27 международной конференции по молммеэаиите. г. Аеимьоы. Франция стр. 047—©52, 2004 с

[2(4 ЦУТИЯ К.. ЯМАДА С., и МАЦУДЗАКА Т. Изучение повреждения молнией WECs (преобразователь ветровой энергии) искусственньки ударами молнии. Энергия ветра: Технология и внедрение, стр. 737—741. Amsterdam EWEC '91. Издательство Elsevier Science Publ.. 1991.

[21]    ФИШЕР ФА. ПЛАМЕР Дж. А. и Перала РА Молниезащита самолета. Второе издание Издательство Lightning Technologies Inc., г. Питсфилд, tin. Миннесота. США 2004 г.

[22]    ГЕВЕР Х.В. Молниезэиита композиционных лопастей ротора. Американская ассоциация ветровой энергии. Национальная конференция Питтсбург, шт. Пенсильвания. США. в—11 июня 1980 г.

[23]    ДАЛЕН ДЖ. Молниезащита больших лопастей ротора, проектирование и опыт. Международное энергетическое агентство (ЕА). ветряные исследования и разработки, приложение XI. 26-я встреча экспертов. Молниезащита генераторных систем ветроэнергетических установок и проблемы электромагнитной совместимости в объединенных системах управления. Кельн Монэесе. Милан. Италия. 8—9 марта 1994 г.

[24]    ДОДД С.В.. МАККАПЛА Т. мл. и СМИТ Дж. Дж. Как защитить ветровую турбину от молнии. Wndboofcs. Afa 4006. г. Сент Джосбэри. шт. Вермонт. США IS8N 0-88016-072-1

[25]    ОДД С.В., МАККАПЛА Т.М. мл. и СМИТ Дж. Дж. Рассмотрение конструкций для молниезащиты ветроэнергетических установок. 6 двухгодичная конференция и симпозиум по ветровой энергии, стр. 687—695. Американн-сков общество солнечной энерпи, 1983 г.

[26]    ШМИД Р. Исследование образцов лопастей ротора из армированного стеклопласта ветровых электростанций с то^жи зрения молниезащиты. 24 международная конференция по молнивзащите. стр. 955—959. г. Бирмингем. Соединенное Королевство. 14—18 сентября 1998 г.

[27]    НИЛЬСЕН Й.О. и ПЕДЕРСЕН АА Отчет о состоянии работ для аванлроекта. Молниезащита ветроэнергетических установок — в особенности непроводящих лопастей ветроэнергетических установок. Политехнический ниститут Дании, декабрь 1994 г. (на дзтоюм языке)

[28]    ДРУММ Ф. Исследование сегментированных полос молниеотвода. 23 международная конференция ICLP по мстив защите, стр. 796-800. г. Флоренция. Италия. 23—27 сентября 1996 г.

117

ГОСТ Р 54418.24— 2013

[29] ДРУММ Ф. и БАУМЛ Дж. Координация изоляции сегментированных полос могмиеотеода и их допустимая токовая нагрузка. 24 международная конференция по мопниезащите. стр. 918—923, г. Бирмингем. Соединенное Королевство. 14—18 сентября 1996 г.

[3(4 ХАНСЕН Нл.Б.. КОРМСГААРДДж. и МОРТЕМСЕНИ. Улучшенная система могниезащиты, увегмчиваюшая надежность ыугъти-МВ лопастей. Копенгагенский береговой ветер. 2005 г.

[31]    СОРЕНСЕН Т.. БРАС К MX. ОЛСЕН К.. ОЛСЕН МЛ. и ГРАБАУ П. 24 международная конференция по молние-защите. стр. 936 943. Бирмингем. Соед»**енное Королевство. 14—16 сентября 1998 t

[32]    МЕДСЕН С.Ф. взаимодействие между электрическими разрядами и материалами для лопастей ветроэнергетических установок, е частности, относительно молниеэащиты. Погмтехw юскнй университет Дании, докторская диссертация, март 2006 с

[33]    ЛАРСЕН Ф.М. и СОРЕНСЕН Т. Новый порядок проведения кватфмеэционных испытэмм на удары могмт для больших лопастей ветроэнергетических установок. Материалы международной конференеги по молнии и стати носкому электричеству, г. Блэшул, Соединенное королевство. 2003 г.

[34]    Фундаментальное рассмотрение мопниезащиты, заземления, металлизации и экранирования. Федеральное авиационное управление (FAA). 6950.20. 1978 с

[35]    ГОНДОТ П.. ЛЕПЕТИТ В_ БИСИАЕВ А. и СОЛОЛЕВСКАЯ Н. Молниезащита авиационных конструкционных материалов. 23 международная конфереедия iCLP по могыиезащите. стр. 563—568. г. Флоренция. Игагмя. 23—27 сентября 1996 г.

[36]    МУЛЯДИ Е. и БАТТЕРФИЕЛД С.П. Молния и воздействие ье генератор ветроэнергетических установок. Международное энергетическое агентство (IEA). вегряьые исследования и разработки, приложение XI. 26 встреча экспертов. Могыиезэщита генераторных систем ветроэнергетичесамх установок и проблемы электромагнитной совместимости в объединенных системах управления. Кельн Монэесе. Милан. Италия. 8—9 марта 1994 г.

[37]    ВАШМУТ Р. RotorblaB in Faserverbundbauwecse fir Windkraftantage AEOLUS II. Riase l/ll. Statusbencht fur das Jahr 1990 zum Forschmgsvorhaben 0328819 A/В des Bundesministehums fir Forschung und ТесЬпокфе. Отчет о состоянии работ 1990 г. Ветровая энергия, стр. 279—297, Федеральное министерство по исследованиям и технолопы (Германия). 1990 г.. ISBN 3-8042-0517-8

[38]    БАЛДВИМ Р.Е. Опыт по мопниезащите самолетов и нефтехимических установок, применимый к генераторам ветроэнергетических установок. Международное энергетическое агентство (ЕА). ветргыые исследования и разработки, приложение XI. 26 встреча экспертов. Молниезащита генераторах систем ветроэнергетических установок и проблемы электромагнитной совместимости в обьединонкд системах управления. Кегън Монэесе. Милан. Итагмя. 8—9 марта 1994 г.

[39]    ЛЕЬНИНГ Ф.Е. Анализ прохождения тока молнии е анизотропном углепластике с испольэоеамгем метода конечной рзмсти. материалы международной конференции по молнии и статическому электричеству, г. Блэшул. Соединенное Королевство. 2003 г.

[40]    КОТТОН И.. ДЖЕНКИНС Н.. ХАТ154АРГИРИУ Н.. ЛОРЕНЦОУМ.. ХЕЙ С. и ХЕНКОК М. Молниеэаи*та ветро-энергепжюских установок — Руководство для проектировщиков по лучиим методам организаш*» производства Vi мплргутот Мамчагтвргхлт иыггитута науки и техники (11М1ЯТ) — Првлааритвпшпе нуучмп — яыоаг». 1999 с

[41]    БЕССЕРА М.. В. КУРЕЙ Упрощошая физическая модель для определения восходящей молкмм. соедингво-щей начало соединительного гыдера. Институт ч-окенерое по эпектротехние и радиоэлектронике (IEEE). Журналы по передаче энергии, том 21. NB 2. апретъ 2006 г.

[42]    БЕРТЕЛСЕН К.. ЭРИХСЕН Н.В.. СКОВ ЙЕНЕСЕН. М.РВ., МЭДСЕН С.Ф. Применение численных моделей для определения точек попадания молнии в ветроэнергеричеакие установки, материалы международной кон-ферв-ции по молнии и статическому электричеству, г. Париж. Фрзнщы. август 2007 г.

[43]    МЕДСЕН С.Ф..ХОЛБОЛЛДЖ..ХЕНРИКСЕНМ.. БЕРТЕЛСЕН К.. ЭРИХСЕН Н.В. Новый метод испытаний для оцемм системы мальме за щи ты лопастей ветроэнергетачесхих установок, материалы 28 международной конференции по мотмозащите. г. Канаидзава, Япония 18—22 сентября 2006 г.

[44]    ХИТЕР Дж.. РУИ Р. Сопоставпо1мо конфигурац»ы электродов для моделирования повреждо! —'i. нанесенных ударом мопти. материалы международной конференции по молнии и статическому электричеству, г. Блэшул. Соединенное Королевство, сентябрь 2003 г.

[45]    МЭК 62153-4-3 Методы испытаны металлических кабелей связи. Часть 4-3. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Поверхностное проходное потное сопротивление. Трехкоординатный метод.

118

ГОСТ Р 54418.24—2013

УДК 621.311.24/534.6:006.354    ОКС 27.180

Ключевые слова: возобновляемая энергетика, ветроэнергетика, установки ветроэнергетические, молютеэащита. зона молниеэащиты. грозовые разряды, удар молнии, вспышка молнии, заземление, уровень молниезашиты

119

Редактор Е А. Червпсо Техничесям редэгтор В. Н. Прусакова Корректор £ Г. Гришунина Комгъютерная верстка 7! Ф. Кузнецовой

Сдано а набор 17.11.2014. Подписано • печать 20.012016 Формат 60x84'/*. Бумага офсетная Гарнитура А риал Печать офсетная Уел. печ. п. 14.42. Уч.*жад. л. 1326. Тираж 36 э«э Зал. 1960.

•ГУП «СТАМДАРТМИФОРМ*. 123905 Мосжаа. Гранатный лер.. 4. wvrw.gostrrfo iu    info£9ostinfb.nt

Набрано я отпечатано а Калужской типографии стандартов. 246021 Калуга, уя Московская. 256