[发明专利]一种风力发电机桨叶避雷线断线测试系统及方法

说明书

一种风力发电机桨叶避雷线断线测试系统及方法，属于风力发电机组避雷线断线检测领域。本发明包括桨叶和布置在桨叶内的避雷线，避雷线胶联于桨叶的内壁，避雷线自桨叶的叶尖处布置到桨叶的叶根处，处于桨叶叶根处的避雷线上加载有脉冲信号发生装置，避雷线上套有传感器，传感器通过信号调理电路与计算机建立信号传输连接，所述计算机控制脉冲信号发生装置发出脉冲信号并加载到避雷线上。本发明具有测试方便及测试断线位置的明显的优势，适于推广使用。

技术领域

本发明涉及一种风力发电机桨叶避雷线断线测试系统及检测方法，属于风力发电机组避雷线断线检测领域。

背景技术

风电机组在正常发电运行期间如遭受雷击，会导致机械系统或是电气系统的局部故障，严重时会造成叶片炸裂、起火等严重事故，并导致较长的停工，从而造成大量发电量的损失，且风电机组成本高，若其遭受雷击，特别是叶片和发电机等贵重部件遭受雷击，除了损失修复期间应得发电量之外，还要负担受损部件拆装和更换的巨大运输吊装费用。

雷电对风机的危害方式有直击雷、雷电感应和雷电波侵入等3种。根据运行统计,风力发电机的毁坏主要是由雷电感应和雷电波侵入所致。风力发电机组主要部件雷击毁坏率由高到低是电控系统(40％～50％)、叶片(15％～25％)、发电机(5％),由雷击引起的维修成本由大到小依次是叶片、发电机、电控系统、通讯系统。

目前，风电场从防雷接地系统设计施工、风电机组、电气系统、集电线路、通讯系统防雷的措施等几个方面都进行了雷电预防设计。对于风电机组来说，雷电峰值电流、转移电荷和电流陡度是造成风机损伤的最主要因素。据相关数据统计，叶片被击中率达4％。并且损坏率达到了15％。对于变速恒频风机的叶片，一般是将叶尖部分的玻璃纤维外表面预置金属化物作为接闪器，并与埋置于叶片内的避雷线铜导体相连(铜导体与叶根处的金属法兰连接)。外表面金属化物可以采用网状或箔状结构。雷击可能会对这样的表面造成局部熔化或灼蚀损伤，但不会影响叶片的强度或结构。但风机内部避雷线铜导体在长期的受导叶片的张力作用下会导致避雷线铜导体的断股甚至是断裂。一旦遇到这种情况的叶片被雷击中，可能产生以下非常严重的情况：

1、多股软铜避雷线出现断股时，根据雷电流的时间极短(微秒级)的特点,可以看成软铜避雷线温升的过程是绝热过程,即雷电弧所产生的热效应来不及向外扩散,只集中在很小的一点上。在这极小的范围内,不需要很大的热能量就能使部分线股达到熔化的温度使其熔化。即使有较小雷电流流过叶片时，也会导致被击导线处温度的升高，产生大量的热量，风电机组叶片在此处受到热效应的损害。导致叶片的变形或是开裂。

2、避雷线出现断裂时，当雷电流通过导线通道中并出现电弧。其燃弧过程中的强烈高温将对被击叶片产生极大的破坏。这也是导致许多风电机叶片损坏的主要原因。一旦发生此种故障将会叶片炸裂，危及人身及财产安全。

基于以上原因，避雷线铜导体的完好对于风电机组防雷和机组的安全运行有着至关重要的作用。因此避雷线的测试工作尤为重要。

目前，国内外主要的避雷线铜导体测试方法是利用电路中的欧姆定律。完好的避雷线在外加电压作用下表现出极低的电阻值。彻底断裂的导线在外加电源作用下电阻表现为无穷大。基于此原理进行的避雷线测试必须将所测量的避雷线形成完整的闭合回路进行测试。这样需要将叶尖处的接闪器进行连接，目前的检测方法都需要吊车或是自爬机器人的辅助。这样的方法效率非常低下，并且测试一台风机由于专业辅助器械的使用都会产生巨大人工及机械的使用费用。

综上所述，如何高效率、低成本的测量叶片避雷线成为各个风场的一个难题。解决好检测避雷线断线及断股有助于提高风机运行的安全系数。避免风电机组带伤运行，避免潜在的人员财产损失的风险。

发明内容

本发明研发目的是为了解决上述技术问题，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。