申请/专利权人：国电联合动力技术有限公司

申请日：2018-07-10

公开（公告）日：2024-03-12

公开（公告）号：CN108599084B

主分类号：H02G13/00

分类号：H02G13/00;F03B13/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.12#授权;2018.10.26#实质审查的生效;2018.09.28#公开

摘要：本发明公开了一种潮流能机组的雷电防护系统及包括其的潮流能机组，属于潮流能机组的雷电防护设备领域。包括金属接地网和与其导通连接的三个防雷子系统，所述平台防雷子系统包括安装到所述水上平台部分上的平台接闪装置、平台SPD避雷器和平台等电位接地导体；所述并网防雷子系统包括安装到所述分布式并网装置部分上的岸基接闪装置、并网SPD避雷器和并网等电位接地导体；所述水下防雷子系统包括安装到所述潮流能机组水下部分上的水下SPD避雷器和水下等电位接地导体。本发明通过雷电防护设备的配置，包括SPD避雷器、等电位连接和金属接地网形成了完备的潮流能发电机组防雷系统，保证发电机组在异常天气情况下的安全稳定的运行。

主权项：1.一种潮流能机组的雷电防护系统，所述潮流能机组包括潮流能机组水下部分、水上平台部分和分布式并网装置部分三个部分，其特征在于，包括金属接地网和与其导通连接的三个防雷子系统，所述三个防雷子系统为分别设置在所述潮流能机组水下部分、水上平台部分和分布式并网装置部分上的水下防雷子系统、平台防雷子系统和并网防雷子系统；所述平台防雷子系统包括安装到所述水上平台部分上的平台接闪装置、平台SPD避雷器和平台等电位接地导体，所述平台SPD避雷器用于安装到水上平台部分的信号系统、电源和电气部件上，所述平台等电位接地导体用于分别设置在所述水上平台部分的所有部件上并通过等电位连接；所述并网防雷子系统包括安装到所述分布式并网装置部分上的岸基接闪装置、并网SPD避雷器和并网等电位接地导体，所述并网SPD避雷器用于安装到所述分布式并网装置部分的信号系统、电源和电气部件上，所述并网等电位接地导体用于分别设置在所述分布式并网装置部分的所有部件上并通过等电位连接，所述岸基接闪装置用于安装在分布式并网装置上并与所述金属接地网等电位连接；所述水下防雷子系统包括安装到所述潮流能机组水下部分上的水下SPD避雷器和水下等电位接地导体，所述水下SPD避雷器用于安装到潮流能机组水下部分的信号系统、电源和电气部件上，所述水下等电位接地导体用于分别设置在所述潮流能机组水下部分的所有部件上并通过等电位连接；所述三个防雷子系统与金属接地网的连接方式为电缆连接，且三个防雷子系统之间通过电缆等电位连接；各部分的电源防护采用双I级雷电防护和等电位接地防护。

全文数据：一种潮流能机组的雷电防护系统及包括其的潮流能机组技术领域[0001]本发明涉及潮流能机组的雷电防护领域，特别是涉及一种潮流能机组的雷电防护系统及包括其的潮流能机组，尤其是漂浮平台式和桩式两种安装方式下防雷系统的实现。背景技术[0002]我国海域辽阔，海洋中蕴藏着巨大的能量，潮流能发电是一种新型的水力发电形式，利用潮汐海水的流动，推动叶片转动进而将其转化为电能，尽管潮流能发电对未来电力供应有很大的潜力。[0003]目前，潮流能发电机组的设计基本都只考虑机组的实现方式和控制策略，基本都只关注机组的性能和功能实现，很少考虑潮流能机组在雷电环境下的运行情况。而随着潮流能机组的单机容量增大、分布区域的扩散，位于海水中的机组、平台以及分布式并网装置的防雷也越来越重要和迫切。[0004]目前潮流能发电机组的防雷还是一个新的课题，目前没有成熟的技术方案。发明内容[0005]本发明的目的是提供一种对潮流能机组及其相关设备进行雷电防护的潮流能机组的雷电防护系统及包括其的潮流能机组。[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：[0007]—方面，本发明提供一种潮流能机组的雷电防护系统，所述潮流能机组包括潮流能机组水下部分、水上平台部分和分布式并网装置部分三个部分，包括金属接地网和与其导通连接的三个防雷子系统，所述三个防雷子系统为分别设置在所述潮流能机组水下部分、水上平台部分和分布式并网装置部分上的水下防雷子系统、平台防雷子系统和并网防雷子系统；[0008]所述平台防雷子系统包括安装到所述水上平台部分上的平台接闪装置、平台SPD避雷器和平台等电位接地导体，所述平台SPD避雷器用于安装到水上平台部分的信号系统、电源和电气部件上，所述平台等电位接地导体用于分别设置在所述水上平台部分的所有部件上并通过等电位连接，所述平台接闪装置用于安装在平台上并与其它部件等电位连接；[0009]所述并网防雷子系统包括安装到所述分布式并网装置部分上的岸基接闪装置、并网SPD避雷器和并网等电位接地导体，所述并网SPD避雷器用于安装到所述分布式并网装置部分的信号系统、电源和电气部件上，所述并网等电位接地导体用于分别设置在所述分布式并网装置部分的所有部件上并通过等电位连接，所述岸基接闪装置用于安装在分布式并网装置上并与所述金属接地网等电位连接；[0010]所述水下防雷子系统包括安装到所述潮流能机组水下部分上的水下SPD避雷器和水下等电位接地导体，所述水下SPD避雷器用于安装到潮流能机组水下部分的信号系统、电源和电气部件上，所述水下等电位接地导体用于分别设置在所述潮流能机组水下部分的所有部件上并通过等电位连接。[0011]进一步地，所述三个防雷子系统与金属接地网的连接方式为电缆连接，且三个防雷子系统之间通过电缆等电位连接。[0012]进一步地，还包括用于各部分的电源防护的架空线防护和平铺式电缆防护。[0013]进一步地，各部分的电源防护采用双I级雷电防护和等电位接地防护。[0014]进一步地，并网防雷子系统中，变压器和并网控制柜选用I级雷电防护，电器柜选用II级雷电防护，网络柜采用III级雷电防护。[0015]进一步地，所述平台防雷子系统的平台SPD避雷器包括安装在控制柜和变流器上的控制柜SPD、变流器SPD和信号SPD。[0016]进一步地，所述并网防雷子系统的并网sro避雷器包括安装在并网控制柜和变压器上的并网控制柜SPD、变压器SPD。[0017]进一步地，所述水下防雷子系统的水下SPD避雷器包括安装在变桨系统和尾舱柜上的变桨系统SPD、尾舱柜SPD;[0018]变桨系统SPD包括变桨系统电源SPD和变桨系统信号SPD;尾舱柜SPD包括尾舱柜电源SPD和尾舱柜信号SPD。[0019]另一方面，提供一种潮流能机组，包括所述的潮流能机组的雷电防护系统。[0020]进一步地，所述潮流能机组的雷电防护系统是在潮流能机组的防雷区域划分结果的基础上进行的设置，所述防雷区域划分结果是利用滚球法将潮流能机组进行不同等级的防雷区域划分的结果。[0021]由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：[0022]1本发明提出一种雷电防护系统，包括水下防雷子系统、平台防雷子系统和并网防雷子系统三个子系统，三个子系统中的SPD避雷器、接闪装置、等电位连接和金属接地网形成了完备的潮流能发电机组防雷系统。本发明通过对潮流能发电机组的控制信号、供电电源、电气部件、控制系统、驱动系统和并网系统进行有针对性的不同等级的雷电防护，从而保证发电机组在异常天气情况下的安全稳定的运行。[0023]2本发明的潮流能机组雷电防护主要是针对影响机组运行的电源和信号的雷电防护，平台雷电防护则主要是针对平台上的设备和相关人员的防护，分布式并网装置防护则包括并网装置防护和配套建筑的雷电防护。附图说明[0024]上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。[0025]图1是本发明的漂浮平台式的潮流能机组的雷电防护系统结构示意图；[0026]图2是本发明的桩式的潮流能机组的雷电防护系统结构示意图；[0027]图3是本发明的潮流能发电机组雷电防护实现示意图；[0028]图4是本发明的潮流能发电机组的分布式并网装置防雷子系统的雷电防护不意图；[0029]图5是本发明的潮流能发电机组的水上平台漂浮式或粧式防雷子系统的雷电防护示意图；[0030]图6是本发明的潮流能发电机组的的水下防雷子系统的雷电防护示意图。具体实施方式[0031]本发明提供一种潮流能机组的雷电防护系统的实施例，如图1至图6所示，潮流能机组包括潮流能机组水下部分、水上平台部分和分布式并网装置部分三个部分，包括金属接地网和域导職馳三僧計織，三个防雷子雜为分搬雛臟能机组水下部分、水上平台部分和分布式并网装置部分上的水下防雷子系统、平台防雷子系统和并网防雷子系统;平台防雷子系统包括安装到水上平台部分上的平台接闪装置、平台spD避雷器和平台等电位接地导体，平台5151避雷器用于安装到水上平台部分的信号系统、电源和电气部件上，平台等电位接地导体用于分别设置在水上平台部分的所有部件上并通过等电位连接，平台接闪装置用于安装在平台上并与其它部件通过电缆连接;并网防雷子系统包括安装到分布式并网装置部分上的岸基接闪装置、并网SPD避雷器和并网等电位接地导体，并网SPD避雷器用于安装到分布式并网装置部分的信号系统、电源和电气部件上，并网等电位接地导体用于分别设置在分布式并网装置部分的所有部件上并通过等电位连接，岸基接闪装置用于安装在分布式并网装置上并与金属接地网等电位连接;水下防雷子系统包括安装到潮流能机组水下部分上的水下SPD避雷器和水下等电位接地导体，水下SPD避雷器用于安装到潮流能机组水下部分的信号系统、电源和电气部件上，水下等电位接地导体用于分别设置在潮流能机组水下部分的所有部件上并通过等电位连接。[0032]本发明在使用时，将SPD避雷器包括平台sro避雷器、水下SPD避雷器和并网SPD避雷器分别安装到信号系统、电源和电气部件上，通过安装不同电压等级的SfD避雷器来实现雷电电磁脉冲防护，不同的电气部件根据其额定电压选择不同电压等级的SPD。由于水上平台裸露在海面上，所以平台防雷子系统主要包括两种:直击雷和雷电电磁脉冲防护;通过根据滚球法在平台的不同区域的制高点设置接闪装置和或避雷装置进行防护，同时将接闪装置或避雷装置通过接地导体，从而实现雷电流的泄放，平台上的电气部件需进行雷电电磁脉冲防护，也是通过安装不同电压等级的SPD避雷器来实现，水下防雷子系统主要是要防护来自机组供电电源的雷电电磁脉冲和来自机组周围海水传导雷电流，通过在电气部件安装不同电压等级的SPD避雷器来实现雷电电磁脉冲防护，来自海水的传导雷电流主要通过等电位接地连接进行泄放。所有部件都通过等电位接地进行等电位连的雷电防护。通过与金属接地网的连接完成雷电流泻放，起到防雷的作用。[0033]进一步地，三个防雷子系统与金属接地网的连接方式为电缆连接，且三个防雷子系统之间通过电缆等电位连接。通过电缆与金属接地网连接，完成雷电流泻放，从而对部件或平台等进行防护。[0034]进一步地，等电位连接通过黄绿线、铜编织带或电缆实现。来自海水的传导雷电流主要通过等电位连接进行泄放。潮流能机组本身就是一个连接在一起的金属部件，所有的部件均通过黄绿线、铜编织带或电缆实现等电位连接，部件之间多以黄绿线或铜编织带进行等电位连接，相对距离较远的多以电缆实现等电位连接，例如，可通过一个120mm2的电缆和平台实现等电位连接。[0035]为了进行较全面的雷电电磁脉冲防护，平台SPD避雷器、平台SPD避雷器和水下SPD避雷器均包括信号SPD、电源SPD和电气部件SPD。控制信号、供电电源和电气部件均通过不同电压等级的S0D避雷器来实现雷电泄放。[0036]为了对电源进行双重防护，还包括用于各部分的电源防护的架空线防护和平铺式电缆防护。[0037]优选地，各部分的电源防护采用双I级雷电防护和等电位接地的防护措施。[0038]进一步地，并网防雷子系统中，变压器和并网控制柜选用I级雷电防护，电器柜选用II级雷电防护，网络柜采用III级雷电防护。[0039]关于潮流能机组各电气部件的SPD避雷器的分布安装如图4至图6所示，具体的，[0040]上述实施例中，平台防雷子系统的平台SPD避雷器包括安装在控制柜和变流器上的控制柜SPD、变流器SPD;控制柜SH包括控制柜电源SPD和控制柜信号SPD。[0041]上述实施例中，并网防雷子系统的并网SPD避雷器包括安装在并网控制柜和变压器上的并网控制柜SPD、变压器sro和信号SPD;[0042]所述控制柜SPD包括控制柜电源SPD和控制柜信号SPD。[0043]上述实施例中，水下防雷子系统的水下SPD避雷器包括安装在变桨系统和尾舱柜上的变桨系统SPD、尾舱柜SPD;变桨系统SPD包括变桨系统电源SPD和变桨系统信号SPD;尾舱柜SPD包括尾舱柜电源SPD和尾舱柜信号SPD。[0044]为了使防雷系统更加智能，还包括用于雷电防护设备进行相应控制的控制器。控制器可以对雷电防护设备进行相应控制。[0045]为了形成比较完备的防雷系统，需要对潮流能机组防雷区域进行划分：以海水表面和分布式并网区域的建筑地基水平面为基准利用滚球法分别将潮流能发电机组和分布式并网区域进行防雷区域划分。防雷区域根据滚球法进行区域划分，共划分为三个区域:I级防雷区域LPZ0A，11级防雷区域LPZ0B，III级防雷区域LPZ1。如图1、图2所示，为潮流能发电机组漂浮式或桩式和分布式并网模块防雷区域划分示意图，例如，潮流能机组水下部分的发电机组1为III级防雷区域LPZ1，设备舱2为III级防雷区域LPZ1，水上平台4为III级防雷区域LPZ1，分布式并网装置3为III级防雷区域LPZ1。根据防雷区域划分进行潮流能机组的防雷系统设计，整套雷电防护系统可以包括四个部分:水下防雷子系统，平台（漂浮或粧式结构防雷子系统，分布式并网装置防雷子系统和等电位连接。水下防雷子系统主要是针对影响机组运行的电源和信号的雷电防护，平台防雷子系统则主要是针对平台上的设备和相关人员的防护，分布式并网装置防雷子系统则包括并网装置防护和配套建筑的雷电防护。[0046]其中，按照防雷区域划分的雷电防护布置的一个实施例如下：[0047]1分布式并网装置防雷子系统如图4所示，该部分内容包括以下几部分:接闪装置，雷电流泄放通道，部件雷电防护，电源防护和等电位连接。[0048]电源防护又包括架空线防护和平铺式电缆防护。电源防护采用双〗级雷电防护和等电位接地的防护措施。[0049]变压器和并网控制柜选用I级雷电防护，电器柜选用11级雷电防护，网络柜则采用III级雷电防护。[0050]2水上平台（漂浮式或粧式防雷子系统如图5所示，该部分主要包括以下几部分：水上平台接闪装置、水上平台本体等电位连接、水上平台电气控制柜雷电防护和等电位连接、水上平台电气设备雷电防护和等电位连接、变流器雷电防护和等电位连接。[0051]由于水上平台裸露在海面上，所以水上平台的雷电防护主要包括两种:直击雷和雷电电磁脉冲防护：[0052]直击雷的防护主要通过根据滚球法在平台的不同区域的制高点设置接闪和避雷装置进行防护，同时将接闪或避雷装置通过接地导体，从而实现雷电流的泄放。[0053]雷电电磁脉冲防护主要通过安装不同电压等级的SPD来实现，不同的电气部件根据额定电压的不同选择不同电压等级的SPD。[0054]3水下防雷子系统如图5所示，该部分的雷电防护主要包括三个部分:电源雷电防护、信号雷电防护和等电位接地。[0055]潮流能机组水下部分雷电防护主要是要防护来自机组供电电源的雷电电磁脉冲和来自机组周围海水传导雷电流：[0056]来自机组供电电源的雷电电磁脉冲防护主要是通过不同电压等级的SPD来实现的，所有电气大部件均配备有不同电压等级的SPD。[0057]来自海水的传导雷电流主要通过等电位连接进行泄放。潮流能机组本身就是一个连接在一起的金属部件，部件之间多以黄绿线或铜编织带进行等电位连接，相对距离较远的多以电缆实现等电位连接，例如，可通过一个120mm2的电缆和平台实现等电位连接。[0058]4等电位接地将导体或电源保护器连接起来以减小雷电流在它们之间产生的电位差。[0059]另一方面，提供一种潮流能机组，包括上述的潮流能机组的雷电防护系统。[0060]进一步地，潮流能机组的雷电防护系统是在潮流能机组的防雷区域划分结果的基础上进行的设置，防雷区域划分结果是利用滚球法将潮流能机组进行不同等级的防雷区域划分的结果。配备情况可参考上述实施例。[0061]本发明提出一种雷电防护系统，包括水下防雷子系统、平台防雷子系统和并网防雷子系统三个子系统，通过雷电防护设备的配置，即三个子系统中的SPD避雷器、接闪装置、等电位连接和金属接地网形成了完备的潮流能发电机组防雷系统。本发明通过对潮流能发电机组的控制信号、供电电源、电气部件、控制系统、驱动系统和并网系统进行有针对性的不同等级的雷电防护，从而保证发电机组在异常天气情况下的安全稳定的运行。本发明的潮流能机组雷电防护主要是针对影响机组运行的电源和信号的雷电防护，平台雷电防护则主要是针对平台上的设备和相关人员的防护，分布式并网装置防护则包括并网装置防护和配套建筑的雷电防护。[0062]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

权利要求：1.一种潮流能机组的雷电防护系统，所述潮流能机组包括潮流能机组水下部分、水上平台部分和分布式并网装置部分三个部分，其特征在于，包括金属接地网和与其导通连接的三个防雷子系统，所述三个防雷子系统为分别设置在所述潮流能机组水下部分、水上平台部分和分布式并网装置部分上的水下防雷子系统、平台防雷子系统和并网防雷子系统；所述平台防雷子系统包括安装到所述水上平台部分上的平台接闪装置、平台SPD避雷器和平台等电位接地导体，所述平台SPD避雷器用于安装到水上平台部分的信号系统、电源和电气部件上，所述平台等电位接地导体用于分别设置在所述水上平台部分的所有部件上并通过等电位连接；所述并网防雷子系统包括安装到所述分布式并网装置部分上的岸基接闪装置、并网SPD避雷器和并网等电位接地导体，所述并网STO避雷器用于安装到所述分布式并网装置部分的信号系统、电源和电气部件上，所述并网等电位接地导体用于分别设置在所述分布式并网装置部分的所有部件上并通过等电位连接，所述岸基接闪装置用于安装在分布式并网装置上并与所述金属接地网等电位连接；所述水下防雷子系统包括安装到所述潮流能机组水下部分上的水下SPD避雷器和水下等电位接地导体，所述水下SPD避雷器用于安装到潮流能机组水下部分的信号系统、电源和电气部件上，所述水下等电位接地导体用于分别设置在所述潮流能机组水下部分的所有部件上并通过等电位连接。2.根据权利要求1所述的潮流能机组的雷电防护系统，其特征在于，所述三个防雷子系统与金属接地网的连接方式为电缆连接，且三个防雷子系统之间通过电缆等电位连接。3.根据权利要求1所述的潮流能机组的雷电防护系统，其特征在于，还包括用于各部分的电源防护的架空线防护和平铺式电缆防护。4.根据权利要求1所述的潮流能机组的雷电防护系统，其特征在于，各部分的电源防护采用双I级雷电防护和等电位接地防护。5.根据权利要求1所述的潮流能机组的雷电防护系统，其特征在于，并网防雷子系统中，变压器和并网控制柜选用I级雷电防护，电器柜选用II级雷电防护，网络柜采用III级雷电防护。6.根据权利要求1至5任一所述的潮流能机组的雷电防护系统，其特征在于，所述平台防雷子系统的平台SPD避雷器包括安装在控制柜和变流器上的控制柜SPD、变流器SPD;所述控制柜SPD包括控制柜电源SPD和控制柜信号SPD。7.根据权利要求1至5任一所述的潮流能机组的雷电防护系统，其特征在于，所述并网防雷子系统的并网SPD避雷器包括安装在并网控制柜和变压器上的并网控制柜SPD、变压器SPD和信号SPD。8.根据权利要求1至5任一所述的潮流能机组的雷电防护系统，其特征在于，所述水下防雷子系统的水下SPD避雷器包括安装在变桨系统和尾舱柜上的变桨系统SPD、尾舱柜SPD;变桨系统SPD包括变桨系统电源sro和变桨系统信号SPD;尾舱柜SPD包括尾舱柜电源SPD和尾舱柜信号SPD。9.一种潮流能机组，其特征在于，包括权利要求1至8任一所述的潮流能机组的雷电防护系统。10.根据权利要求9所述的潮流能机组，其特征在于，所述潮流能机组•的雷电防护系统是在潮流能机组的防雷区域划分结果的基础上进行的设置，所述防雷区域划分结果是利用滚球法将潮流能机组进行不同等级的防雷区域划分的结果。

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