[发明专利]一种水平轴风力机叶片抗雷击性能测试系统及方法

摘要

本发明公开了一种水平轴风力机叶片的抗雷击性能测试系统及方法，叶片抗雷击性能测试系统包括设置在叶片外部的人工引雷单元、数据采集单元、接地防护单元和安装在叶片内部的被测试的防雷单元，其目的在于通过采用低成本的试验检测手段，获得比较精确的叶片抗雷击能力性能参数，以满足叶片防雷设计研发与检测的需求。该方法特点在于，利用野外自然雷击模式，或人工引雷模式，对叶片开展雷击测试，采用便携式设备，测试雷击时叶片的导雷能力与响应参数。通过修改引雷单元，确定不同引雷装置对叶片防雷能力的影响。与高压实验室内所进行的雷击测试相比，该方法具有设备简单、成本低、便于操作等优点。

主权项

1.一种水平轴风力机叶片的抗雷击性能测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)在雷电易发生的野外环境下，构建一叶片固定平台；2)将所要测试评估的叶片安放在固定平台上，通过叶根螺栓将叶片与固定平台相固定，使得叶片叶尖向上，直立在固定平台上；3)利用叶片抗雷击性能测试系统对所要测试评估的叶片进行雷击测试：所述叶片抗雷击性能测试系统包括设置在叶片外部的人工引雷单元、数据采集单元、接地防护单元和安装在叶片内部的被测试的防雷单元，其中，‑‑所述叶片内部的被测试的防雷单元安装在叶片内部，包括安装在叶片表面上的接闪器和与之相连的设置在叶片内部的导出电缆，所述导出电缆的末端从叶根处伸出；‑‑所述人工引雷单元包括引雷火箭和金属丝，所述金属丝一端与引雷火箭连接，另一端可选择地与叶片上的接闪器连接，当需要采用人工引雷时，该金属丝的另一端与叶片上的接闪器相连接，当需要自然引雷时，该金属丝的另一端断开与接闪器的连接；‑‑所述数据采集单元包括一电阻块、一高电压隔离前端和数据接收模块，所述电阻块一端与叶片内部的被测试的防雷单元的导出电缆连接，另一端与接地防护单元相连接，所述高电压隔离前端与所述电阻块并联，所述高电压隔离前端通过光纤与所述数据接收模块相连接，所述数据接收模块与计算机相连接；‑‑接地防护模块由接地电缆构成，其导电要求与所测试叶片的导电要求相一致；在雷雨频发的季节，采用自然引雷或人工引雷的方式，将雷电导入到叶片的接闪器，雷击产生的电流通过叶片防雷单元的电缆导入到电阻块中，并通过接地防护单元的接地电缆引入到地下，雷击的电流信号转化为电阻块上的电压信号，与电阻块并联的高电压隔离前端将测量出的所述电压信号转换为数字信号，所述数字信号通过光纤传输到数据接收模块，并通过计算机实现对数据的观察与分析，由此完成对雷击信号的观察和评估；4)开展试验时，根据现场情况，选择采用自然采雷还是采用发射火箭进行人工引雷，对叶片进行雷击；5)试验期间，数据采集单元保持长期监测状态，当有雷击发生击中叶片时，相应的雷击信号将记录在计算机中，由此获得叶片所承受的雷电信号的强弱，通过比较长期的监测，获得叶片所承受的多种雷击信号；6)对每次雷击后，叶片及防雷单元是否遭受破坏，以及若发生破坏，其破坏程度进行观察与记录；雷电大电流通过叶片时，测试与记录防雷单元各个部件的可靠性；7)当需要对不同设计结构的防雷单元做出评估时，更换防雷单元的各个部件，用以考察其对整体防雷单元的影响，包括对各部件的规格的更改、金属材料的更改、电缆布线的更改、有无接头的更改，并对每种更改防雷单元后的叶片，重复进行上述操作，记录每次更改后的试验结果，作为后续优化防雷单元的依据；8)在实验过程中，对于雷击击中叶片但没有被接闪器所接受的情况，数据采集系统不会有信号被记录，此时，需要人工观察并作出记录，包括雷电是否造成叶片损坏的信息。