A yw'n rhesymol defnyddio deuodau TVS i amddiffyn mellt mewn systemau pŵer gwynt?

1, Dadansoddiad amlddimensiwn o risg trawiad mellt mewn systemau pŵer gwynt
Mae tyrbinau gwynt yn aml yn cael eu hadeiladu mewn -ardaloedd risg uchel megis caeau agored a chopaon mynyddoedd, gydag uchder o dros 150 metr. Mae'r maes trydan deinamig a ffurfiwyd gan gylchdroi'r llafnau yn fwy tebygol o ddenu mellt. Gellir rhannu streiciau mellt yn ddau fath: trawiadau mellt uniongyrchol a streiciau mellt a achosir. Mae mellt uniongyrchol yn gweithredu'n uniongyrchol ar lafnau neu dyrau, gan ryddhau degau o filoedd o amperau o gerrynt ar unwaith, a all achosi cracio haen ffibr carbon ar lafnau a dadansoddiad inswleiddio generaduron; Mae mellt ymsefydlu yn cynhyrchu miloedd o foltiau o orfoltedd dros dro yn y gylched reoli trwy gyplu electromagnetig, gan achosi i gydrannau manwl megis trawsnewidyddion amledd a synwyryddion losgi allan. Gan gymryd fferm wynt yn yr Almaen fel enghraifft, yn ystod trawiadau mellt 2024, achoswyd 85% o ddiffygion trydanol gan ymchwyddiadau foltedd a achoswyd gan fellten ysgogedig.

Mae'r cynllun amddiffyn mellt traddodiadol yn mabwysiadu system amddiffyn tair lefel sy'n cynnwys gwiail mellt, gridiau daearu, ac amddiffynwyr ymchwydd (SPD). Fodd bynnag, dim ond rhag ergydion mellt uniongyrchol y gall gwiail mellt eu hamddiffyn ac maent yn ddi-rym yn erbyn mellt a achosir; Er y gall amrywyddion metel ocsid (MOVs) amsugno rhywfaint o egni ymchwydd, gall eu hamser ymateb gyrraedd lefel microsecond, gan ei gwneud hi'n anodd ymdopi â chorbys dros dro lefel nanosecond. Yn y cyd-destun hwn, mae deuodau TVS wedi dod yn elfen allweddol wrth lenwi'r bwlch amddiffyn oherwydd eu manteision perfformiad unigryw.

2, Nodweddion technegol ac addasrwydd amddiffyn mellt deuodau TVS
Mantais graidd deuodau TVS yw eu mecanwaith chwalu eirlithriadau a'u gallu i ymateb ar lefel nanosecond. Pan fydd gorfoltedd dros dro sy'n fwy na'r foltedd torri (VBR) yn digwydd yn y gylched, gall TVS leihau'r rhwystriant o megaohms i filiohms o fewn 1 nanosecond, gan ffurfio sianel rhyddhau rhwystriant isel wrth glampio'r foltedd o fewn ystod ddiogel. Er enghraifft, mae uned tyrbin gwynt 1.5MW yn defnyddio'r gyfres SM8S TVS yn y llwybr dargludiad o'r arestiwr llafn i'r canolbwynt. Gyda gallu prosesu pŵer brig o 6000W o dan donffurf 8/20 μ s, gall ymdopi'n effeithiol â'r effaith ymchwydd 4kV a bennir yn safon IEC 61000-4-5, gan leihau'r foltedd gweddilliol o 4000V i lai na 50V a diogelu modiwl IGBT y gwrthdröydd rhag difrod.

O ran paru paramedr, dylai dewis TVS ddilyn yr egwyddor o "gwarediad graddiant ynni":

Clamp foltedd: Dewiswch y model gyda foltedd clamp (VC) yn is na'r uchafswm gwrthsefyll foltedd y ddyfais gwarchodedig. Er enghraifft, mae dewis TVS gyda VC Llai na neu'n hafal i 14V ar gyfer modiwl rheoli sy'n cael ei bweru gan 12V yn sicrhau bod y foltedd yn gyfyngedig i ystod ddiogel o dan donffurf mellt 10/350 μs.
Capasiti pŵer: Yn ôl safon IEC 61000-4-5, mae lefel trawiad mellt Dosbarth 4 yn ei gwneud yn ofynnol i TVS gael goddefgarwch pŵer pwls lleiaf o 5000W. Mae prosiect ynni gwynt alltraeth penodol yn mabwysiadu cyfres TVS 5KP, sydd â phŵer brig o 5000W o dan donffurf 10/1000 μ s a gall wrthsefyll cerrynt ymchwydd o 3kA o dan donffurf 8/20 μ s.
Amser ymateb: Dylai amser ymateb TVS fod yn llai na'r amser codi dros dro. Er enghraifft, ar gyfer corbys ESD lefel nanosecond, dewisir amddiffynnydd ESD ymateb lefel picosecond i weithio ar y cyd â TVS i ffurfio rhwydwaith amddiffyn aml-lefel.
3, Senarios cymhwysiad nodweddiadol TVS mewn systemau pŵer gwynt
System fflachio llafn: Gosodwch ddyfais fflachio dur di-staen ar flaen y llafn a'i gysylltu â'r canolbwynt trwy gebl dargludol 70mm ². Er mwyn atal arcing eilaidd a achosir gan gerrynt mellt yn ystod dargludiad, mae cyfres TVS wedi'i chysylltu'n gyfochrog â'r cysylltiad rhwng y cebl a'r canolbwynt, ac mae'r foltedd dros dro yn cael ei glampio o dan 600V i amddiffyn strwythur y llafn ffibr carbon rhag erydiad arc.
Amddiffyniad gwrthdröydd: Mae gwrthdröydd generadur cydamserol magnet parhaol gyriant uniongyrchol yn elfen graidd sy'n sensitif i fellt. Mae uned 2MW yn mabwysiadu cynllun diogelu tair lefel:
Cam blaen: Mae tiwb rhyddhau nwy (GDT) yn amsugno'r prif ynni, gyda chynhwysedd llif o hyd at 20kA;
Lefel ganolradd: TVS sy'n gyfrifol am brosesu dirwy o foltedd gweddilliol, clampio'r foltedd o fewn 100V;
Cam cefn: Cylched gyrrwr IGBT amddiffyn arae TVS wedi'i osod ar yr wyneb, amser ymateb Llai na neu'n hafal i 1ns.
Mae'r cynllun hwn yn lleihau cyfradd methiant trawiad mellt y trawsnewidydd amledd o gyfartaledd o 3 gwaith y flwyddyn i sero.
Diogelu rhyngwyneb cyfathrebu: Mae rhyngwynebau cyfathrebu fel RS485 a bws CAN o dyrbinau gwynt yn agored i ymyrraeth a achosir gan fellt. Gan fabwysiadu'r arae TVS SRV05-4, gall ei ddyluniad amddiffyniad llawn modd cyffredin / modd gwahaniaethol atal gollyngiad electrostatig ± 15kV ac ymchwydd 5kV o dan donffurf 10/700 μ s, gan sicrhau cyfradd gwallau cyfathrebu o dan 10 ⁻⁷.
4, Gwirio economaidd a dibynadwyedd cynllun amddiffyn mellt TVS
O safbwynt cost cylch bywyd (LCC), mae gan y cynllun TVS fanteision sylweddol. Gan gymryd fferm wynt 50MW fel enghraifft:

Ateb traddodiadol: gan ddefnyddio cyfuniad MOV + GDT, mae cost amddiffyn mellt uned sengl tua 8000 yuan, ond cost flynyddol cynnal a chadw namau ar gyfartaledd yw 120000 yuan;
Cynllun TVS: Mae cost amddiffyn mellt ar gyfer un uned wedi cynyddu i 12000 yuan, ond oherwydd cynnydd o 1000 gwaith mewn cyflymder ymateb, mae cost flynyddol gyfartalog cynnal a chadw namau wedi'i ostwng i 20000 yuan.
O fewn cylch 5 mlynedd, gall datrysiad TVS arbed cyfanswm cost o 340000 yuan a chynyddu argaeledd system o 98.2% i 99.5%.
O ran gwirio dibynadwyedd, mae dull methiant TVS yn gylched agored yn bennaf, nad yw'n peri risg o gylched byr. Mae data mesuredig 10{5}mlynedd TVS mewn prosiect ynni gwynt alltraeth penodol yn dangos bod ei gyfradd fethiant yn llai na 0.001%, yn llawer gwell na chyfradd fethiant MOV o 0.1%. Yn ogystal, mae nodweddion tymheredd isel TVS (amrediad tymheredd gweithredu -55 gradd i +150 gradd ) yn ei alluogi i addasu'n berffaith i amgylchedd llym pŵer gwynt ar y môr.