符合标准的风力发电测试解决方案

符合标准的风力发电测试解决方案！风力涡轮机安全措施测试

在未来，风力发电的电能也将为能源革命贡献很大一部分。因此，风力发电机组的运行安全性至关重要。专业的测试技术确保了扩展该技术所需的大量投资将得到回报，并且保险公司要求的可靠性将在其整个使用寿命内保持不变。

2017年，整个欧盟从风能、太阳能和生物质发电量超过半无烟煤和褐煤发电量。与此同时，可再生能源占所有发电量的30%。

 

图1：2017年德国总发电量（TWh），初步数据，在给定程度上估计，**可再生能源份额，修订版本：2018年2月©AG Energiebilanzen，来源：BMWi

资料来源：BMWi，修订版本：2018

随着发电量超过2170亿kWh，2017年可再生能源相对于传统能源的地位进一步提高。德国所有能源需求的36%由风能、太阳能、生物质、水力和其他可再生能源满足，风力发电的急剧增长对这一问题做出了决定性的贡献。在陆上和海上，风力发电量超过1030亿千瓦时，总功率超过5500兆瓦的新风力涡轮机接入电网。风力发电厂的使用年限长达几十年，必须确保可靠的长期运行性能。未检测到的损坏可能会造成严重后果，直至系统失效，例如，如果有缺陷的涡轮机导致短路并导致机舱起火，机舱平均安装高度为120米。

测试技术的挑战

测试这些风电系统的其他挑战来自于技术电气部件的增加，这些部件使得在大于400V的电压下运行成为可能，这是大部分公共供电网络的普遍水平。使用变频器和新的高功率发电机的合适解决方案使得从400 V AC到690 V AC的转换对于风力发电具有吸引力，特别是对于标称功率为600 kW的系统。由于在较高电压水平下能量损失减少，可以显著提高效率，同时降低布线和操作成本。

测试技术必须通过使用能够符合标准可靠地处理低压范围内所有所需测量的仪器来实现这一发展。，测量技术专家Gossen Metrawatt开发了一种测试仪器，可在690 V AC和800 V DC网络中进行测试。由于标准版的PROFITEST PRIME还可以测量高达1000 V AC/1000 V DC的电压，因此除了控制柜、机器和工业系统之外，测试光伏系统和风力涡轮机的安全性只需要一台仪器就能实现。

法律规范要求

根据德国职业安全法（BetrSichV），作为封闭电气服务场所运行的发电系统必须按照德国公共事故保险（DGUV）规定的要求进行电气安全测试。根据DGUV第3条规定，由于环境温度、灰尘、湿度和其他类似环境影响，电气系统和固定操作设备承受正常应力时，两次试验之间的间隔不应超过四年。必须由系统运营公司安排的测试必须在合格电工的指导和监督下进行，合格电工证明系统在初始启动之前以及任何修改或维修之后处于良好的工作状态。

2005年通过的关于电力和天然气供应的德国能源法（EnWG，2005年）第6部分规定了能源供应的安全性和可靠性要求。该法第49条规定，能源系统必须按照实践规范建立和运行，这些规范在VDE发电、输电和放电要求中列为示例。这包括VDE 0140系列标准中的电击防护和电流对人类和牲畜的影响，以及VDE 100系列标准中电气设备、开关设备和控制设备的选择和安装，以及接地系统、保护导体和电击防护措施。根据DIN EN 60204-1（VDE 0113-1）和DIN EN 62305-3（VDE 0185-305-3，补充表3）测试机器的安全性。具体的测试范围由负责的电工确定，例如根据2015年通过的德国职业安全法第3节的危害评估。 

计量测试

保护措施的测试从一般的目视检查开始，在此期间，检查所有电缆的正确类型和敷设，检查电气组件的安全安装，以及正确的连接，标签和尺寸。接下来是保护措施的有效性测试和功能测试。经批准的测量仪器，用于在高达 1000 V AC 的低压系统中测试、测量或监控保护措施，必须符合DIN EN 61557/VDE 0413标准，确保可靠的测量性能。为了保护检查员，只能使用那些根据其测量类别符合IEC 61010-1标准应用的仪器。在初始测试过程中，必须检查和记录所有测量点，以便对电气系统进行全面检查，验证安装是否符合标准，并在合适的情况下确定任何安装是否有误。定期测试用于验证所检查的系统（包括任何修改）是否处于安全工作状态，并检测任何操作。核心测试任务包括：

1. 电压和相序测量

用于验证电气系统的功能安全性。必须确保保险丝以及单极控制和保护装置仅连接到相导体，并且电缆和电线已正确连接到电气操作设备。如果需要，必须在初始启动前检查系统的输入电压极性。

2. 电缆和保护导体的连续性测量

通过对保护导体、等电位连接导体和导电部件（如适用）进行电阻测试，以验证是否符合断路要求和电源自动关闭。测量PE端子和所有相关点之间的每个保护导体系统的电阻，这些点是每个保护导体的一部分。由于用于测试的安培数应足够小，以排除任何火灾或爆炸的危险，因此在至少0.2 a至约10 a的电流下测量电阻。如果测量仪器根据相应保护导体的长度、横截面和材料读出合适的值，则视为验证成功。未规定最大允许电阻值，但测量值不应超过对应于电缆长度加上通常接触电阻的导体电阻。以下参考值和经验值适用：<1.0Ω 对于保护导体系统和<0.1Ω 用于等电位连接导体。可使用PROFITEST PRIME的各种测试电流进行测量。此外，对于长度达70 m、电缆横截面为2 x 0.5 sq.mm的电缆，可使用200 mA进行4线测量，并具有自动极性反转功能。

3.绝缘电阻测量

以便在新安装或批准电气系统的情况下，验证良好的工作状态和承诺性能的履行情况。良好的绝缘电阻确保电气系统安全、高效、无损耗运行，同时也是防火的有效手段。绝缘测量在无电压状态下进行，通常在系统供电点进行。如果测量值小于规定值，则可以将系统细分为单独的电路组，以便测量每组的绝缘电阻。如果电路或电路部分被中断所有有源导体的欠电压保护装置关闭，则应单独测量这些电路或部分电路的绝缘电阻。测试期间，在500 V DC下测量的电源电路导体和保护导体系统之间的绝缘电阻不得小于1 MΩ。对于电气设备的某些部件，如母线、集电线路系统或滑环组件，允许使用较低的最小值，但不得低于50 kΩ。

任何受测试影响或可能在测试期间损坏的电涌保护装置或电气设备必须断开。电容消耗装置必须在测量后放电（IEC 61010，第1部分）。

4.测量内部系统电阻和回路电阻

根据IEC 61557-3，使用适合测量故障回路阻抗的测试仪器。在进行此测量之前，需要进行电气连续性测试，在评估测量值时，必须考虑±30%的总误差。对于内部线路电阻Z L-N以及回路电阻Z L-PE，可使用PROFITEST PRIME在高测试电流安培数下进行敢达690 V的测量，无需跳闸A、F和B型RCD。这些测量方法用于计算短路电流，以测试过电流保护装置的关闭。为了使过电流保护装置及时跳闸，短路电流必须大于跳闸电流。在自动计算短路电流和必须遵守的限值后，检查员可以访问最小短路电流显示值的表格概览，以便通过按下帮助键确定各种保险丝和开关的额定电流。在电源电压波动的情况下，PROFITEST PRIME自动执行多个故障回路阻抗测量并生成平均值。

5.RCD测试

根据DIN VDE 0100-530，“低压装置的安装-第530部分：电气设备的选择和安装-开关设备和控制设备”，第531节，必须安装以防触电、切断电源和防火。对于带有电子操作设备的电气系统，其残余电流可预期平稳，允许使用B型或B+RCD通过自动断开进行保护。通过跳闸电流和跳闸时间对A、AC、F、EV、B、B+和MI型RCD进行测试。跳闸电流通过上升的剩余电流进行验证，剩余电流必须在IΔN的50%至100%范围内（通常约为70%）。通过在RCD下游产生故障电流，必须确定RCD是否在不晚于达到其标称故障电流值时跳闸，并且不超过相应系统商定的连续允许接触电压值。

从你的风中获得更多的能量

风力发电对能源革命做出了决定性的贡献。鉴于风力涡轮机使用寿命长，需要定期进行安全测试，以确保安全运行和防止故障。

适用标准和法规

· DIN EN 61140 （VDE 0140-1）：2016-11，电击防护 – 安装和设备的常见方面

· DIN IEC/TS 60479-1 （VDE 0140-479-1）：2007-05， 电流对人类和牲畜的影响 – 第1部分：一般方面

· DIN VDE 0100-540 （VDE 0100-540）：2012-06，低压电气装置 – 第5-54部分：电气设备的选择和安装 – 接地装置和保护导体

· DIN VDE 0100-410 （VDE 0100-410）：2007-06，低压电气装置 – 第4-41部分：安全防护 – 防触电

· VDE 0100-530 （VDE 0100-530） 2011-06 / 2014-10 E， 低压电气装置 – 第5-53部分： 电气设备的选择和安装- 开关设备和控制装置

· DGUV V3 （BGV A3）， “电气装置和设备”

· VDE 0100-600 （VDE 0100-600） 2017-06，低压电气装置 – 第 6 部分：验证

· VDE 0105-100 （VDE 0105-100） 2015-10， 电气装置的操作 – 第100部分：一般要求

· DIN EN 50522 （VDE 0101-2）： 2011-11， 超过 1 kV AC 的电力装置的接地

· DIN EN 60204-1 （VDE 0113-1）：修订1：2010-05，机械安全 - 机器电气设备 - 第1部分：一般要求（IEC 60204-1：2005，修改）;德语版本 EN 60204-1：2006，修订 DIN EN 60204-1 （VDE 0113-1）：2007-06;德文版中欧电子有限公司：2010 符合 EN 60204-1：2006

· DIN EN 62305-3 （VDE 0185-305-3 补充表 3）： 2012-10， 防雷 – 第 3 部分：结构的物理损坏和生命危险 – 补充表 3：防雷系统测试和维护的附加信息

我们能为您提供：

电气安规测试仪PROFITEST PRIME：测试技术

电气安规测试仪PROFITEST PRIME符合CAT III高达600 V和CAT IV高达300 V的所有安全标准，并经批准在高达1000 V AC和1500 V DC的低压范围内测试，测量和监控保护措施，符合DIN EN 61557 / V DE 0413。

对于连接到变频器的AC/DC敏感残余电流断路器，也可以进行回路测量，以调节电机。脉冲控制模式是另一种计量USP，例如，通过它可以很容易地定位电缆链中的绝缘损坏。由于在690 V AC和800 V DC系统中单独使用电气安规测试仪PROFITEST PRIME测试是可能的，并且由于可以测量高达1000 V AC和DC的电压，因此现在只需一台仪器即可测试光伏系统和风力涡轮机的电气安全性， 以及电动汽车充电站 - 除了控制柜，机器和工业系统。

特殊集成的可充电电池提供了设备的灵活性，它为电网无法提供电源的情况下进行多达1000次测量提供了足够的电量。

IZYTRONIQ：全新的测试技术

为了简化测试序列和文档要求，测量值可以通过蓝牙和USB接口推送/打印从PROFITEST PRIME读取到IZYTRONIQ评估软件中，并且可以与其他设备的测量结果相结合。

完整的测试寄存器——从整个系统一直到各个测量点——可以通过软件输入，以便定义和保存测试序列和步骤，并以审计证明的方式记录它们。

审核编辑 黄昊宇