CN203039364U

CN203039364U - 一种风力发电感应发电机电涌保护器

Info

Publication number: CN203039364U
Application number: CN 201220745857
Authority: CN
Inventors: 李祥超; 徐乐; 陶瑞莲; 王金虎
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2022-12-31

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电感应发电机电涌保护器，属于电涌保护装置。该装置包括第一级保护电路、退耦电路、第二级保护电路以及辅助计数模块。所述第一级保护电路用于释放雷电波的主能量；所述退耦电路用于对第一级保护电路和第二级保护电路进行隔离；所述第二级保护电路用于释放雷电波通过第一级保护电路后的残余能量；所述辅助计数模块用于记录和显示电涌保护器动作的次数和时间。雷电波依次通过第一级保护电路、退耦电路以及第二级保护电路后，残压将小于电力发电机允许的耐压值，不会影响电力发电机的正常运行。本实用新型性能优良、安全可靠。

Description

一种风力发电感应发电机电涌保护器

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电感应发电机电涌保护器，属于电涌保护装置。

背景技术

随着人们对可生能源利用价值认识的提高以及风电机组制造、控制和其他相关技术的不断进步，风力发电在近几十年来的发展非常迅速，与此同时，风电机组的单机容量和风电场的总装机容量也不断增长，因此风电场的安全问题也越来越受到人们关注，风机分散安置在旷野，大型风叶片高度达到60～70m，易受雷击。风力发电机组的电气绝缘低，易造成绝缘介质的击穿。雷电释放的巨大能量还会造成风力发电机组叶片损坏，控制器件的损毁等。据国外资料统计，风机中不同部件遭受雷击损坏的概率，控制系统雷击损坏占35﹪—40﹪，其次是电气系统、叶片和传感器。为了保障风力发电机组系统的安全、可靠运行，对风力发电机组进行科学合理的过电压防护十分重要。风电机组是风力发电的核心部件，该电气系统在雷电过电压的作用下造成损坏占有较高的概率，因此需要一种电涌保护器，对该系统进行雷电过电压的抑制。当有雷电过电压作用时，保证该系统的正常运行，从而减少了风力电机因雷击造成损坏的概率。目前的电涌保护器在流通容量上有待提高，且无计数装置，不方便对雷电流情况进行统计。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提出一种流通容量大，残压低，且具备计数装置的风力发电感应发电机电涌保护器。

本实用新型为解决以上技术问题，采用如下技术方案：

一种风力发电感应发电机电涌保护器，包括第一级保护电路、退耦电路以及第二级保护电路；所述第一级保护电路连接到发电机三条电力传输线的前段，用于释放雷电波的主能量；所述退耦电路连接到发电机三条电力传输线的中段，其位置位于第一级保护电路和第二级保护电路之间，用于对第一级保护电路和第二级保护电路进行隔离；所述第二级保护电路连接到发电机三条电力传输线的末段，用于释放雷电波通过第一级保护电路后的残余能量。

作为本实用新型的进一步优化方案，还包括一个辅助计数模块；所述辅助计数模块与第二级保护电路的电源输出端连接，用于记录和显示电涌保护器动作的次数和时间。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述辅助计数模块包括单片机控制电路、雷电流采集电路以及显示器；其中雷电流采集电路与单片机控制电路、显示器依次连接。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述辅助计数模块与第二级保护电路的电源输出端连接；所述辅助计数模块包括单片机控制电路、雷电流采集电路以及显示器；所述辅助计数模块用于记录和显示电涌保护器动作的次数和时间。

作为本实用新型的进一步优化方案，在第一级保护电路、第二级保护电路中还分别设有用于防短路的热脱扣装置；所述第一级保护电路包括三个压敏电阻；所述三个压敏电阻的一端与大地连接，所述三个压敏电阻的另一端通过热脱扣装置分别连接到发电机三条电力传输线的前段；所述退耦电路包括三个电感；所述三个电感分别串连在发电机三条电力传输线的中段；所述第二级保护电路包括三个压敏电阻；所述三个压敏电阻的一端与大地连接，所述三个压敏电阻的另一端通过热脱扣装置分别连接到发电机三条电力传输线的末段。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比具有以下技术效果：

本实用新型电路结构简单，便于安装在风力发电机中。

本实用新型符合GB18802.1-2002/IEC61643-1:1998性能要求和试验方法的校准规定。

本实用新型采用两级保护，两级之间设有退耦元件，通流容量大，残压低。

本实用新型设有辅助计数模块，通过调看自动记录数据判断电涌保护器的工作情况以及风力发电机遭受雷击的情况。

本实用新型设有用于防短路的热脱扣装置，采用低温焊锡，结构简单，生产方便。

本实用新型采用氧化锌压敏电阻器件，非线性较好、通流大、漏电流小。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型的电路原理图。

图3是辅助计数模块的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的技术方案做进一步详细地介绍：

本实用新型的结构框图如图1所示，包括第一级保护电路、退耦电路、第二级保护电路以及辅助计数模块；所述辅助计数模块与第二级保护电路的电源输出端连接；所述第一级保护电路连接到发电机三条电力传输线的前段，用于释放雷电波的主能量；所述退耦电路连接到发电机三条电力传输线的中段，其位置位于第一级保护电路和第二级保护电路之间，用于对第一级保护电路和第二级保护电路进行隔离；所述第二级保护电路连接到发电机三条电力传输线的末段，用于释放雷电波通过第一级保护电路后的残余能量。所述辅助计数模块用于记录和显示电涌保护器动作的次数和时间。

本实用新型的电路原理图如图2所示，第一级保护电路包括三个压敏电阻Rn1。所述压敏电阻为氧化锌压敏电阻，该电阻在载路电压作用下时呈现出高阻状态，当有雷电过电压作用时呈现出低阻状态，将雷电波能量一部分释放到大地，一部分转换热能吸收，本实用新型的Rn1选取参考电压为1240V的氧化锌压敏电阻。Rt1为电涌保护器内部设置的热脱扣装置，采用锰铜金属簧片与氧化锌压敏电阻的一个金属电极用温度为135℃的低温焊锡焊接。当压敏电阻长期在开路电压作用时会出现劣化现象，使压敏电阻漏电流增加，可能会出现器件短路的现象，从而引起供电线路短路导致火灾等故障，采用热脱扣装置时当器件发热，低温焊锡能够自动熔断，使器件与供电线路自动断开，避免出现短路，火灾等故障。

本实用新型的退耦电路包括三个电感。根据雷电波传输过程中通过电感元件能使雷电波的陡度变小的原理，在电涌保护器的设计中，退耦电感实际上起到缓解隔离的作用。

本实用新型的第二级保护电路包括三个压敏电阻Rn2。所述压敏电阻用于释放雷电波的残余能量，使通过第二级保护电路后的残压小于电力发电机允许的耐压值，有效地保证电力发电机的正常运行。本实用新型的Rn2选取参考电压为1200V的压敏电阻。Rt2为电涌保护器内部设置的热脱扣装置，其作用与第一级保护电路中的Rt1相同。

本实用新型的辅助计数模块的结构框图如图3所示，包括单片机控制电路、雷电流采集电路以及显示器。所述雷电流采集电路与单片机控制电路的信号输入端连接，将采集的电流值发送给单片机控制电路，单片机控制电路通过程序判断并记录雷电流发生的次数及时间，并通过显示器显示给用户。

本实用新型的工作过程如下，雷电波依次通过第一级保护电路、退耦电路以及第二级保护电路后，残压将小于电力发电机允许的耐压值，不会影响电力发电机的正常运行。用户可以通过辅助计数模块查询雷电流发生的次数及时间。

Claims

1.一种风力发电感应发电机电涌保护器，其特征在于：包括第一级保护电路、退耦电路以及第二级保护电路；所述第一级保护电路连接到发电机三条电力传输线的前段，用于释放雷电波的主能量；所述退耦电路连接到发电机三条电力传输线的中段，其位置位于第一级保护电路和第二级保护电路之间，用于对第一级保护电路和第二级保护电路进行隔离；所述第二级保护电路连接到发电机三条电力传输线的末段，用于释放雷电波通过第一级保护电路后的残余能量。

2.根据权利要求1所述的风力发电感应发电机电涌保护器，其特征在于：还包括一个辅助计数模块；所述辅助计数模块与第二级保护电路的电源输出端连接，用于记录和显示电涌保护器动作的次数和时间。

3.根据权利要求2所述的风力发电感应发电机电涌保护器，其特征在于：所述辅助计数模块包括单片机控制电路、雷电流采集电路以及显示器，其中雷电流采集电路与单片机控制电路、显示器依次连接。

4.根据权利要求1所述的风力发电感应发电机电涌保护器，其特征在于：在第一级保护电路、第二级保护电路中还分别设有用于防短路的热脱扣装置；所述第一级保护电路包括三个压敏电阻；所述三个压敏电阻的一端与大地连接，所述三个压敏电阻的另一端通过热脱扣装置分别连接到发电机三条电力传输线的前段；所述退耦电路包括三个电感；所述三个电感分别串连在发电机三条电力传输线的中段；所述第二级保护电路包括三个压敏电阻；所述三个压敏电阻的一端与大地连接，所述三个压敏电阻的另一端通过热脱扣装置分别连接到发电机三条电力传输线的末段。