Protection contre la foudre des éoliennes selon la norme CEI 61400-24

                           Protection contre la foudre des éoliennes selon la norme CEI 61400-24

 

Structure de la nouvelle protection contre la foudre des éoliennes selon la norme CEI 61400-24

Comme pour la plupart des autres normes internationales,La CEI 61400-24 est organisée avec une partie normative principale,qui définit les problématiques spécifiques aux éoliennes et fait référence à d'autres normes à prendre en compte lors de la conception de la protection contre la foudre des éoliennes,et avec des détails de nature plus instructive placés dans des annexes informatives. Un aperçu de la structure et du contenu est donné dans le tableau 1.

Protection contre la foudre des sous-composants d'éoliennes

La norme recommande l'application des procédures de protection contre la foudre définies dans la CEI 62305 aux éoliennes.,et recommande que tous les sous-composants soient protégés conformément à la LPL-I, à moins qu'il ne soit démontré et démontré par une analyse des risques qu'un niveau inférieur est adéquat.

L'application de la méthode de la sphère roulante à une éolienne est illustrée à la Fig.. 4 par lequel peuvent être identifiées les parties de la structure exposées à l'attachement direct des éclairs, c'est-à-dire. LPZ 0A selon le concept Lightning Protection Zoning,ainsi que les zones protégées par la structure elle-même LPZ 0B (par exemple. la zone au sol proche de la tour).

De plus, sur la figure. La figure 5 montre un exemple d'application du concept de zonage de protection contre la foudre définissant les LPZ internes 1 et LPZ 2, c'est-à-dire. zones de l'éolienne avec un niveau de protection plus élevé et des niveaux de paramètres de foudre plus faibles.

 

 

JE. Lames

Les pales représentent l’un des deux défis particuliers en matière de protection contre la foudre, propres aux éoliennes.. Les pales sont complexes en termes de géométrie et de construction et peuvent atteindre plus de 60 m de long.,fabriqué à partir de matériaux composites renforcés de fibres,placés sur des tours allant jusqu'à plus de 100 m de haut et tournant dans un plan vertical (éoliennes à axe horizontal) – tout en étant exposé à la foudre directe. Les pales d'éoliennes sont les parties les plus exposées de l'éolienne,comme cela est clair lors de l'application de la méthode de la sphère roulante,qui identifie la plupart des surfaces des pales comme Zone 0A (cf.. figue. 4),et découvrez l'intégralité de l'impact électromagnétique et mécanique (onde de pression) et du contenu énergétique du courant de foudre,le champ électrique et le champ magnétique associés aux coups de foudre. Les lames doivent donc être protégées en conséquence.

Les critères d'adéquation de la protection des pales doivent montrer que la conception et le positionnement du système de terminaison de foudre sur la pale garantissent une interception efficace de la foudre.,et que le système de conducteurs de descente peut supporter les effets du courant de foudre correspondant au niveau de protection contre la foudre I (à moins que l'analyse des risques ne démontre que LPL-II ou LPL-III est suffisant, comme indiqué dans le tableau 2).

 

Bien que la méthode de la sphère roulante indique que la foudre peut se fixer n'importe où sur la plupart des surfaces des pales,il ressort clairement de l'expérience sur le terrain que la majorité des attaches de foudre sont situées à l'extrémité de la pale.,et que seule une minorité s'attache ailleurs sur la lame. Il est donc conclu dans la norme que les outils de positionnement du système de capture d'air (sphère roulante,angle de protection, etc.) de la CEI 62305-3 ne s'appliquent pas aux pales d'éoliennes,et la norme exige donc que la capacité du système de terminaison d'air et du système de conducteur de descente à intercepter les coups de foudre et à conduire les courants de foudre soit vérifiée par l'une des méthodes suivantes:

1. Tests haute tension et courant élevé (discutés dans la section H ci-dessous)

2. Démonstration de similarité du type de lame (conception) avec un type de lame précédemment certifié,ou un type de lame avec une protection contre la foudre documentée et efficace en service pendant une longue période dans des conditions de foudre.

3. En utilisant des outils d'analyse préalablement vérifiés par comparaison avec les résultats de tests ou avec des conceptions de protection de lame ayant eu une expérience de service réussie.

En outre,la norme décrit les méthodes connues de protection contre la foudre pour les pales (par ex.. les concepts présentés dans la Fig. 6),comment prendre en compte les effets des composants et pièces électriquement conducteurs,tels que les tiges de pointe,composites en fibre de carbone et câblage des capteurs dans les pales dans la conception du système de protection contre la foudre et comment effectuer les tests appropriés pour vérifier la conception.

 

II.Nacelle et autres composants structurels

Protection contre la foudre de la nacelle et des autres composants structurels de l'éolienne (c'est-à-dire. moyeu,nacelle et tour – cf. figue. 1 et fig.. 2) doit être réalisé en utilisant autant que possible les grandes structures métalliques elles-mêmes pour la terminaison de l'air par la foudre,équipotentialisation,blindage et conduction du courant de foudre vers le système de mise à la terre. Composants supplémentaires de protection contre la foudre tels que des aérogares et des tiges pour la protection des instruments météorologiques et des feux d'obstacles sur la nacelle,les conducteurs de descente et les connexions de mise à la terre doivent être réalisés et dimensionnés conformément à la CEI 62305-3.

En général,la protection contre la foudre de la nacelle et des autres composants structurels de l'éolienne est simple et doit être effectuée conformément aux méthodes décrites dans la série de normes CEI 62305. L'éolienne doit être divisée en zones de protection contre la foudre,LPZ,comme l'illustre la figure. 5. Pour chaque LPZ, le concepteur de protection contre la foudre doit évaluer le niveau de menace de foudre.,et doit concevoir la protection contre la foudre basée sur une liaison équipotentielle,blindage électromagnétique et application de dispositifs de protection contre les surtensions (SPD).

Les détails sur la manière d'appliquer une protection contre la foudre à la nacelle et à d'autres composants structurels sont inclus dans la norme.

III. Transmission mécanique et système de lacet

La transmission mécanique représente l’autre défi important en matière de protection contre la foudre, propre aux éoliennes.. C'est parce que la transmission mécanique,undefined,undefined,undefined,undefined

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En général,la norme fait référence aux normes électriques pertinentes pour les systèmes et installations électriques basse tension, y compris. CEI 60204-1,CEI 60204-11 [10] concernant respectivement les systèmes électriques basse et haute tension pour machines,et CEI 60364 concernant les installations électriques des bâtiments,et à la norme CEI 61000-5-2 concernant les directives d'installation (CEM) et d'atténuation de la mise à la terre et du câblage et bien sûr à la norme CEI 62305-4 Protection contre la foudre – Partie 4:

Systèmes électriques et électroniques au sein des structures.

La norme exige que les SPD soient conformes à la norme CEI 61643-1 pour les systèmes électriques basse tension et à la CEI 61643-21 pour les systèmes de télécommunication et de signalisation.,et que les SPD sont sélectionnés et installés conformément à la norme CEI 60364—4-44,CEI 60364—5-53 et CEI 61643-12 pour la protection des systèmes électriques,et CEI 61643-22 pour la protection des systèmes de contrôle et de communication. En outre, la norme décrit les exigences supplémentaires pour la sélection et l'installation de SPD dans les applications d'éoliennes.. 

La norme fournit des conseils sur la manière d'assurer la coordination des SPD,coordonner avec les capacités de tenue des composants à protéger,et définit les tests appropriés pour vérifier la sélection et la conception.

La norme recommande d'utiliser des parafoudres à oxyde métallique sans entrefer selon la norme CEI 60099-4 pour la protection des systèmes électriques à haute tension.,et doit être sélectionné et appliqué conformément à la norme CEI 60099-5,à moins qu'une étude de coordination de l'isolation haute tension ne soit réalisée pour montrer que les parafoudres haute tension ne sont pas nécessaires.