風(fēng)力渦輪機(jī)安全措施的符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試

在未來，風(fēng)能發(fā)電也將為能源革命做出貢獻(xiàn)。因此，風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行安全至關(guān)重要。專業(yè)的測(cè)試技術(shù)確保擴(kuò)展該技術(shù)所需的大量投資得到回報(bào)，并確保保險(xiǎn)公司所需的可靠性在其整個(gè)使用壽命內(nèi)得到保留。

2017 年，整個(gè)歐盟從風(fēng)能、太陽(yáng)能和生物質(zhì)能中獲得的電力首次超過了半無(wú)煙煤和褐煤。與此同時(shí)，可再生能源占所有發(fā)電量的 30%。

2017 年，可再生能源的發(fā)電量超過 2170 億千瓦時(shí)，相對(duì)于傳統(tǒng)能源，可再生能源的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步增加。風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、水能和其他可再生能源滿足了德國(guó) 36% 的能源需求，風(fēng)力發(fā)電量的急劇增長(zhǎng)對(duì)此做出了決定性的貢獻(xiàn)。陸上和海上風(fēng)電發(fā)電量超過 1030 億千瓦時(shí)，總功率超過 5500 兆瓦的新型風(fēng)力渦輪機(jī)并網(wǎng)發(fā)電。風(fēng)電場(chǎng)的布局可以使用數(shù)十年，必須確?？煽康拈L(zhǎng)期運(yùn)行性能。未被發(fā)現(xiàn)的損壞可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果，直至系統(tǒng)完全失效，例如，如果有缺陷的渦輪機(jī)導(dǎo)致短路并導(dǎo)致機(jī)艙起火，機(jī)艙平均安裝在 120 米的高度。

技術(shù)測(cè)試挑戰(zhàn)

測(cè)試這些系統(tǒng)的額外挑戰(zhàn)是由于技術(shù)電氣元件的增加，這些元件可以在大于 400 V 的電壓下運(yùn)行，這是大部分公共供電網(wǎng)絡(luò)的普遍水平。帶有變頻器和新型大功率發(fā)電機(jī)的合適解決方案使從 400 V AC 到 690 V AC 的過渡對(duì)風(fēng)力發(fā)電具有吸引力，尤其是對(duì)于標(biāo)稱功率為 600 kW 的系統(tǒng)。由于在較高電壓水平下能量損失減少，因此可以顯著提高效率，同時(shí)降低布線和運(yùn)營(yíng)成本。

測(cè)試技術(shù)必須通過使用能夠可靠地處理符合標(biāo)準(zhǔn)的低壓范圍內(nèi)所有必需的測(cè)量的儀器來公正地應(yīng)對(duì)這一發(fā)展。作為迄今為止市場(chǎng)上唯一的供應(yīng)商，測(cè)量技術(shù)專家 Gossen Metrawatt 開發(fā)了一種測(cè)試儀器，有史以來第一次可以在 690 V AC 和 800 V DC 網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行測(cè)試。由于標(biāo)準(zhǔn)版本的 PROFITEST PRIME 也可以測(cè)量高達(dá) 1000 V AC / 1000 V DC 的電壓，因此除了控制柜、機(jī)器和工業(yè)系統(tǒng)外，只需一臺(tái)儀器即可測(cè)試光伏系統(tǒng)和風(fēng)力渦輪機(jī)的安全性。

法律和規(guī)范要求

根據(jù)德國(guó)職業(yè)安全法 （BetrSichV），作為封閉電氣服務(wù)地點(diǎn)運(yùn)營(yíng)的發(fā)電系統(tǒng)必須根據(jù)德國(guó)公共事故保險(xiǎn) （DGUV） 規(guī)定的要求進(jìn)行電氣安全測(cè)試。根據(jù) DGUV 法規(guī) 3，對(duì)因環(huán)境溫度、灰塵、濕度和其他類似環(huán)境影響而受到正常應(yīng)力的電氣系統(tǒng)和固定作設(shè)備進(jìn)行的兩次測(cè)試之間的間隔不應(yīng)超過四年。測(cè)試必須由系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)公司安排，必須在合格電工的指導(dǎo)和監(jiān)督下進(jìn)行，電工證明系統(tǒng)在初始啟動(dòng)前以及任何修改或維修后處于良好的工作狀態(tài)。

2005 年通過的德國(guó)能源法第 6 部分規(guī)定了能源供應(yīng)的安全性和可靠性要求 （EnWG， 2005）。該法律第 49 節(jié)規(guī)定，能源系統(tǒng)的設(shè)置和運(yùn)行必須按照公認(rèn)的作規(guī)范進(jìn)行，這些規(guī)范在 VDE 對(duì)發(fā)電、輸電和放電的要求中列為示例。這包括 VDE 0140 系列標(biāo)準(zhǔn)中的防觸電和電流對(duì)人類和牲畜的影響，以及 VDE 100 系列標(biāo)準(zhǔn)中電氣設(shè)備、開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的選擇和安裝，以及接地系統(tǒng)、保護(hù)導(dǎo)體和防觸電保護(hù)措施。此外，還根據(jù) DIN EN 60204-1 （VDE 0113-1） 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)器進(jìn)行安全測(cè)試，根據(jù) DIN EN 62305-3（VDE 0185-305-3，補(bǔ)充表 3）對(duì)防雷系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。確切的測(cè)試范圍由負(fù)責(zé)的電工指定，例如根據(jù) 2015 年通過的德國(guó)職業(yè)安全法第 3 節(jié)進(jìn)行的危險(xiǎn)評(píng)估。

計(jì)量測(cè)試

保護(hù)措施的測(cè)試從一般的目視檢查開始，在此期間檢查所有電纜的類型和鋪設(shè)是否正確，并檢查電氣元件是否安裝牢固，以及連接、標(biāo)簽和尺寸是否正確。隨后是保護(hù)措施的有效性測(cè)試和功能測(cè)試。必須使用經(jīng)批準(zhǔn)的測(cè)量?jī)x器，用于測(cè)試、測(cè)量或監(jiān)測(cè)高達(dá) 1000 V AC 的低壓系統(tǒng)中的保護(hù)措施，以確保根據(jù) DIN EN 61557/VDE 0413 進(jìn)行可靠的測(cè)量。為了保護(hù)檢查員，只能使用根據(jù)其測(cè)量類別適合于 IEC 61010-1 的相應(yīng)應(yīng)用的儀器。在初始測(cè)試過程中，必須檢查并記錄所有測(cè)量點(diǎn)，以便對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，驗(yàn)證是否符合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝，并在適用的情況下確定任何安裝錯(cuò)誤。定期測(cè)試用于驗(yàn)證被檢查的系統(tǒng)（包括任何修改）是否處于安全工作狀態(tài)，并檢測(cè)任何作。核心測(cè)試任務(wù)包括：

1. 電壓和相序的測(cè)量
用于驗(yàn)證電氣系統(tǒng)的功能安全。必須確保熔斷器以及單極控制和保護(hù)裝置僅連接到相導(dǎo)體，并且電纜和電線已正確連接到電氣作設(shè)備。如果需要，必須在初始啟動(dòng)前檢查系統(tǒng)的輸入電壓極性。

2. 電纜和保護(hù)導(dǎo)體的連續(xù)性測(cè)量
通過對(duì)保護(hù)導(dǎo)體、等電位連接導(dǎo)體和導(dǎo)電部件（如適用）進(jìn)行電阻測(cè)試，以驗(yàn)證是否符合分?jǐn)嘁蠛妥詣?dòng)關(guān)閉電源。測(cè)量 PE 端子和所有相關(guān)點(diǎn)之間的每個(gè)保護(hù)導(dǎo)體系統(tǒng)的電阻，這些點(diǎn)是每個(gè)保護(hù)導(dǎo)體系統(tǒng)的一部分。由于用于測(cè)試的安培數(shù)應(yīng)足夠小，以排除任何火災(zāi)或爆炸的危險(xiǎn)，因此使用至少 0.2 A 至大約 10 A 的電流測(cè)量電阻。如果測(cè)量?jī)x器根據(jù)相應(yīng)保護(hù)導(dǎo)體的長(zhǎng)度讀出合適的值，則認(rèn)為驗(yàn)證成功， 截面和材料。沒有指定最大允許電阻值，但測(cè)量值不應(yīng)超過導(dǎo)體電阻，該電阻對(duì)應(yīng)于電纜長(zhǎng)度加上通常的接觸電阻。以下參考值和經(jīng)驗(yàn)值適用：保護(hù)導(dǎo)體系統(tǒng)< 1.0 Ω，等電位連接導(dǎo)體< 0.1 Ω。綜合電氣安規(guī)測(cè)試儀PROFITEST PRIME 可以使用各種測(cè)試電流進(jìn)行測(cè)量。此外，對(duì)于長(zhǎng)度達(dá) 70 m、電纜橫截面為 2 x 0.5 sq. mm 的電纜，可使用 200 mA 進(jìn)行 4 線測(cè)量，并具有自動(dòng)極性反轉(zhuǎn)功能。

3. 絕緣電阻測(cè)量
為了驗(yàn)證良好的工作狀態(tài)和在新安裝或批準(zhǔn)電氣系統(tǒng)的情況下是否履行承諾的性能。良好的絕緣電阻保證了電氣系統(tǒng)的安全、高效、無(wú)損耗運(yùn)行，同時(shí)是預(yù)防火災(zāi)的有效手段。絕緣測(cè)量在無(wú)電壓狀態(tài)下進(jìn)行，通常在系統(tǒng)的電源點(diǎn)進(jìn)行。如果測(cè)量值小于規(guī)定值，則可以將系統(tǒng)細(xì)分為單獨(dú)的電路組，以便測(cè)量每個(gè)組的絕緣電阻。如果電路或電路部分被中斷所有有源導(dǎo)體的欠壓保護(hù)裝置關(guān)閉，則單獨(dú)測(cè)量這些電路或電路部分的絕緣電阻。在測(cè)試過程中，在電源電路導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體系統(tǒng)之間測(cè)得的 500 V DC 絕緣電阻不得小于 1 MΩ。對(duì)于電氣設(shè)備的某些部分，如母線、集電極線系統(tǒng)或滑環(huán)組件，允許使用較低的最小值，但不得超過 50 kΩ。

必須斷開任何受測(cè)試影響或在測(cè)試過程中可能損壞的電涌保護(hù)裝置或電氣設(shè)備。電容式消耗設(shè)備必須在測(cè)量后放電（IEC 61010，第 1 部分）。

4. 測(cè)量?jī)?nèi)部系統(tǒng)電阻和回路電阻
使用適用于根據(jù) IEC 61557-3 測(cè)量故障回路阻抗的測(cè)試儀器。在執(zhí)行此測(cè)量之前，需要進(jìn)行電氣連續(xù)性測(cè)試，并且在評(píng)估測(cè)量值時(shí)必須考慮 ±30% 的總體誤差。使用 PROFITEST PRIME 可對(duì)內(nèi)部線路電阻 Z L-N 以及回路電阻 Z L-PE 進(jìn)行高達(dá) 690 V 和高測(cè)試電流電流的測(cè)量，而不會(huì)對(duì) A、F 和 B 型 RCD 進(jìn)行跳閘。這些測(cè)量方法用于計(jì)算短路電流，以測(cè)試過流保護(hù)裝置的關(guān)斷。為了使過流保護(hù)裝置及時(shí)跳閘，短路電流必須大于跳閘電流。在自動(dòng)計(jì)算短路電流和必須遵守的極限值后，檢查器可以訪問最小短路電流顯示值的表格概覽，以便通過按下幫助鍵來確定各種熔斷器和開關(guān)的額定電流。當(dāng)電源電壓波動(dòng)時(shí)，PROFITEST PRIME 會(huì)自動(dòng)進(jìn)行多次故障回路阻抗測(cè)量并生成平均值。

5. RCD 的測(cè)試
根據(jù) DIN VDE 0100-530“低壓裝置的架設(shè) - 第 530 部分：電氣設(shè)備的選擇和安裝——開關(guān)設(shè)備和控制裝置”，第 531 節(jié)，必須安裝該裝置以防止觸電、關(guān)閉電源和防止火災(zāi)。對(duì)于帶有電子作設(shè)備的電氣系統(tǒng)，可以預(yù)期剩余電流平穩(wěn)，允許使用 B 型或 B+ 型 RCD 通過自動(dòng)斷開進(jìn)行保護(hù)。A、AC、F、EV、B、B+ 和 MI 型 RCD 的測(cè)試是通過跳閘電流和跳閘時(shí)間進(jìn)行的。跳閘電流通過上升的剩余電流進(jìn)行驗(yàn)證，剩余電流必須在 IΔN 的 50% 至 100% 范圍內(nèi)（通常約為 70%）。通過在 RCD 下游產(chǎn)生故障電流，必須確定 RCD 是否在達(dá)到其標(biāo)稱故障電流值時(shí)跳閘，以及是否不超過為相應(yīng)系統(tǒng)商定的連續(xù)允許接觸電壓值。


審核編輯 黃宇