[发明专利]一种雷击测试玻璃纤维增强树脂基复合材料的实验平台

说明书

本发明涉及雷击实验领域，具体涉及一种雷击测试玻璃纤维增强树脂基复合材料的实验平台，包括冲击电流发生器、绝缘支架、引流装置、接地回路和样品监测装置，所述冲击电流发生器包括充电模块、储能模块、触发模块、波形调节模块和测控模块。本发明解决了目前的国内外标准都没有雷击玻璃纤维增强树脂基复合材料GFRP的实验装置规定，雷击实验室面对测试需求也难以开展相关的测试服务的问题。本发明通过冲击电流发生器产生波形和幅值可调的雷击电流，可根据样品安装位置的预期雷电流进行实验，彻底解决了雷电流测试中波形和幅值的要求，极大地提高了实验和真实雷击情况的一致性。

技术领域

本发明涉及雷击实验领域，具体涉及一种雷击测试玻璃纤维增强树脂基复合材料的实验平台。

背景技术

雷电对地面的结构/建筑物会造成严重的威胁。近年来随着可再生能源的大力发展，对更高效的风力发电和制造技术的需求快速增长，使得世界范围内的风力涡轮机的尺寸在不断加大。叶片顶端高度的增加和风力发电场被放置在海上的趋势使得风力涡轮机遭受雷击的风险增加。风机叶片遭受雷击，维修更换会导致长时间的停机，并造成昂贵的经济损失。尤其是近年来风机叶片采用大量的导电性能差的玻璃纤维增强树脂基复合材料GFRP，使得风机叶片遭受雷击时的损伤程度加大。为了研究和测试用于风机叶片的玻璃纤维增强树脂基复合材料GFRP，叶片厂家、风机厂家和风电场业主等要求对叶片所使用的GFRP材料进行雷击实验。

目前的国内外标准都没有雷击玻璃纤维增强树脂基复合材料GFRP的实验装置规定，雷击实验室面对测试需求也难以开展相关的测试服务。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种雷击测试玻璃纤维增强树脂基复合材料的实验平台，解决风机叶片在雷击下的耐受性能的考核和研究，提升风机叶片的雷电防护能力，降低了风机的雷击损失，在整体上提升风机系统运行的稳定性和安全性。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种雷击测试玻璃纤维增强树脂基复合材料的实验平台，包括冲击电流发生器、绝缘支架、引流装置、接地回路和样品监测装置；所述冲击电流发生器用于输出第一雷击电流和接收第二雷击电流；所述绝缘支架用于放置GFRP样品，所述引流装置用于将所述第一雷击电流引导至GFRP样品上，所述接地回路用于接收来自所述GFRP样品的第二雷击电流并将其引回至所述冲击电流发生器，所述样品监测装置用于拍摄及记录样品在实验过程中的状态。

优选地，所述冲击电流发生器用于产生规定波形和幅值的第一雷击电流；其包括：充电模块、储能模块、触发模块、波形调节模块、输出模块、接收模块和测控模块；

其中，所述充电模块用于将电网的交流电通过整流硅堆转换直流电给储能模块冲电；所述储能模块用于存储电荷；所述触发模块用于接通所述储能模块和放电回路，将存储在所述储能模块中的电荷进行泄放，形成放电电流；所述波形调节模块用于调节放电电流的波形，以使所述放电电流的波形满足设定的要求；所述输出模块，用于将调节得到的所述第一雷击电流输出至所述引流装置；所述测控模块用于控制所述充电模块、储能模块、触发模块和波形调节模块的协同工作，同时测量放电电流的波形和幅值，监控所述冲击电流发生器的工作状态和输出；所述接收模块用于接收来自所述接地回路的第二雷击电流。

优选地，所述绝缘支架包括绝缘承载台、绝缘挡板和放电电极；所述绝缘承载台用于放置样品；所述绝缘挡板架设在所述绝缘承载台的上方，所述放电电极向下贯穿在所述绝缘挡板中；所述放电电极的上端与所述引流装置连接，下端与所述绝缘承载台之间留有间隙；所述间隙的距离大于样品的厚度。

优选地，所述引流装置为导体材料制成，用于将所述冲击电流发生器产生的第一雷击电流引入所述绝缘支架上的放电电极，从而实现第一雷击电流流入GFRP样品。

优选地，所述引流装置的材料为铜皮、铜编织带或铜缆。