풍력발전시스템의 낙뢰 피해와 피뢰대책

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풍력발전시스템의
낙뢰 피해와 피뢰대책

풍력발전시스템이란 풍차를 이용해 풍력을 기계적 에너지로 변환시켜 발전하는 것을 의미한다

회전자, 나셀, 동력전달장치, 증속기, 발전기, 철탑, 제어장치들로 구성된다.

피해 사례 및 영상

1)블레이드 파손

• 낙뢰 피해 중 가장 심각하다
• 장기간 발전기 정지에 따른 손실이 크다

2)접지전위 상승에 의한 기기 과전압

• 낙뢰 시 접지전위 상승으로 외부 접속기기에 과전압이 발생한다
• 절연파괴가 생기고 과전류가 흘러 기기가 파손된다

법적근거

• 전기설비기술기준 제6조의 2(전기설비의 피뢰)
• 발전용 풍력설비 판단기준 제8조(피뢰설비)
• IEC61400-25(풍력발전기의 뇌 보호)
• NFPA 780(풍력발전기의 피뢰시스템 시설 표준)

풍력발전기의 낙뢰 대책

1)돌입 피뢰철합에 의한 대책

• 뇌운의 접근 방향이 한정된 경우(동계뢰)의 대책으로 풍향을 고려하여 피뢰철탑의 위치를 선정한다.

2)블레이드의 피뢰대책

• 블레이드 자체를 기계적으로 강화한다

• 블레이드 표면에 알루미늄 테이프를 접착한다
  쉽게 벗겨지는 문제가 있지만 피뢰장치가 없는 블레이드에 적용이 용이하다

• 블레이드 외부에 도전성 물질을 첨가한다
  전자파 차폐 효과와 유도전압 감소 효과가 있다

• 블레이드 내외부에 설치된 인하도선과 센서 배선 사이의 유도전압을 방지한다
  광케이블 또는 꼬임전선을 사용한다

3)풍향/풍속계의 대책

• 피뢰침을 풍력발전기 나셀 상부에 부착하여 보호한다

4)나셀의 피뢰대책

• 금속 하우징 :
  나셀 프레임의 여러 지점을 등전위본딩한다

• 비금속 하우징 :
  상부돌침이 나셀 전체를 보호할 수 있도록 설치한다

5)접지시스템

• 통합접지 구현
  타워 기초 환상접지극 활용하여 10[]이하의 접지저항을 유지하도록 한다

• 등전위 접지시스템
  대규모 풍력발전단지의 경우 개별 발전기 사이의 전위차가 없도록 한다

6)전력기기 제어기

• 금속 시스케이블, SPD, 내뇌 변압기를 적용한다
• 제어기기 : 광케이블 포토커플러를 적용한다

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