Grundläggande information om blixtskydd för vindkraftanläggningar

Brand i vindkraftanläggning: Förlust 1,5 miljoner €

Bränder i vindkraftanläggningar har redan orsakat skador för miljontals Euro. Anledningen till skadorna är bland annat blixtnedslag, överhettning eller slitage på komponenterna.

Brandkårens utrustning når endast 60 meter upp, vilket i dessa fall ofta innebär att hela anläggningen blir förstörd.

Placering av blixtuppfångningsanordningar och bestämning av skyddsområdet

För att bestämma vilket område som behöver skyddas och var uppfångningsanordningar ska placeras på vindkraftverk bör man använda "skyddsklotmetoden".

Uppfångningsanordningarna (t.ex. receptorplattor) är korrekt placerade om det definierade "skyddsklotet" inte berör skyddsområdet på någon punkt. Skyddsklotet rör sig i alla riktningar på marken och i luften kring hela anläggningen.

Bestämning av skyddsområdet: Grafisk lösning

Skyddsklotet får beröra marken, uppfångningsanordningen och de metalldelar som kan avleda blixtströmmen till jordningssystemet utan att det uppstår mekaniska skador på anläggningen (t.ex. nav och torn av stål).

Detta scenario kan konstrueras med en skalenlig modell av vindkraftanläggningen med skyddsklot eller med en grafisk lösning.

Bestämning av skyddsområdet: Skalenlig modell

Exempel på placering av uppfångningsanordningar på vindkraftanläggningar (allmän princip)

Risknivå (LPL)

I de internationella normerna används fyra risknivåer (I till V). Varje nivå återspeglar parametrarna för blixtströmmens maximala och minimala värde.

Blixtströmparameter och skyddsklotradie

Genom att använda dessa normvärden kan du bestämma risknivån och sedan härleda vilka skyddsanordningar som behövs för anläggningen.

Följande lägsta nivåer gäller för blixtskydd:

Offshore-vindkraftverk: Risknivå I
Vindkraftverk med navhöjd på > 60 m: Risknivå II
Vindkraftverk med navhöjd på < 60 m: Risknivå III/IV

Blixtskyddszoner (LPZ)

I vindkraftanläggningar används blixtskyddszonerna för att systematiskt säkerställa tillräckligt skydd för alla komponenter.

Vindkraftverken kan indelas i olika fysiska zoner som grovt sett fastställer vilka följder ett blixtnedslag har på objekten i detta område.

Definitionen av blixtskyddszonerna sker genom motsvarande normer. Blixtskyddszonernas uppgift är att reducera påverkan från elektromagnetiska fält och ledningsstörningar till fördefinierade värden.

LPZ 0A betecknar en zon som är utsatt för risk för direkt blixtnedslag och hela blixtens elektromagnetiska fält. De inre systemen kan utsättas för hela blixtströmmen.

Till denna zon hör:

Rotorblad, rotornav med tillbehör
Gondolens hölje, om det är ledande
Uppfångningsanordningar
Torn
Luftledningar
Ledande kablar i marken:
- Kommunikation i vindparken
- Anslutning till telekomnätet
- Anslutning till mätstationer i omgivningen
- Anslutning till elnätet eller transformatorstationer

LPZ 0B betecknar en zon som är skyddad från direkt blixtnedslag men ändå löper risk att exponeras för blixtens elektromagnetiska fält. De inre systemen kan utsättas för delar av blixtströmmen.

Till denna zon hör:

Uppvärmningssystem för rotorblad
Sensorer för mätning av omgivningsförhållanden (t.ex. vindhastighet, vindriktning)
Signalljus för flygtrafik
Siktmätningssensorer
Radioantenn (t.ex. för kommunikation i vindparken, underhållslåsning och synkronisering av signalljusen för flygtrafik)
Inne i gondolen, om höljet inte är ledande:
- Generator
- Motorer
- Kylsystem
- Hydrauliksystem
- Motorer
- Branddetekterings- och skyddssystem
- Kopplingsskåp av metall
- Delar i icke-ledande kopplingsskåp
- Givare och ställdon
- Kablar
- osv.

LPZ 1
är ett område där stötströmmar begränsas genom strömfördelning och med överspänningsskyddsaggregat vid zongränserna. Blixtens elektromagnetiska fält kan dämpas med hjälp av rumslig avskärmning.

Till denna zon hör:

Inne i gondolen, om höljet är ledande:
- Generator
- Motorer
- Kylsystem
- Hydrauliksystem
- Motorer
- Branddetekterings- och skyddssystem
- Kopplingsskåp av metall
- Delar i icke-ledande kopplingsskåp
- Givare och ställdon
Belysningssystem (t.ex. i tornet)
Ledande kabelanslutningar mellan gondolen och tornets sockel
Huvudcentralens skåp med inkommande kablar från zon 0.
Inre utrustning i drift- och övervakningsbyggnader/-rum
Transformatorstationer
osv.

LPZ 2…n
är ett område där stötströmmar begränsas ytterligare genom strömfördelning och med fler överspänningsskyddsaggregat vid zongränserna. Blixtens elektromagnetiska fält kan dämpas mer med hjälp av ytterligare rumslig avskärmning.

Till denna zon hör:

Komponenter i kopplingsskåpen för pitch- eller stallreglering
Komponenter i toppboxen (kopplingsskåp i gondolen)
Komponenter i kopplingsskåpet för flygtrafiksignaler
Hydrauliska styrning och fördelarboxar
Komponenter i huvudcentralen i tornets fundament
Kommunikationsutrustning i tornets fundament (t.ex. modem, ETH-omkopplare)
Komponenter i kopplingsskåpet för mätning av omgivningsvärden vid separata stationer
Komponenter i kopplingsskåpen i övervaknings- och driftsbyggnader

Vid övergången från en zon till en annan måste överspänningsskydd installeras. Beroende på de väntade riskerna fastläggs typen av skydd av de internationella normerna.

Exempel för skydd av strömförsörjningssystem:

Zon 0a - zon 1: Grovskydd  klass I  FLASHTRAB
zon 0b - zon 1: Mellanskydd klass II  VALVETRAB
zon 1 - zon 2: Apparatskydd   klass III  PLUGTRAB