风力涡轮机的雷电防护系统的评估方法和系统技术方案

用于具有叶片(P)的风力涡轮机的雷电防护系统的评估方法，所述雷电防护系统包括连接至大地并通过多个导体板(1，2)连接至每个叶片(P)的下导体。该方法被配置用于确定导体板(1，2)和其叶片(P)之间的连接质量，并且包括在同一叶片(1，2)的两个导体板(1，2)之间注入直流电流(P)，产生流过包含在两个导体板(1，2)之间的叶片(P)的段的电流，在所述段的测量点(Pm)处测量电压(V)，将该电压V与另一个比较，并且根据所述比较的结果确定所述导体板(1，2)和所述叶片(P)之间的连接质量。以及相关的评估系统。

【技术实现步骤摘要】
风力涡轮机的雷电防护系统的评估方法和系统
本专利技术涉及用于包括由碳纤维增强塑料或聚合物制成的多个叶片的风力涡轮机的雷电防护系统的评估方法和系统，并且更具体地，涉及用于评估雷电防护系统的下导体连接的导体板与相应的叶片之间的连接质量的方法和系统。
技术介绍
目前的风力涡轮机可以被认为是高架结构，而且其大部分结构是可移动的。除此之外，还必须考虑到风力涡轮机通常位于它们非常容易受到雷电冲击的地方。由于它们是高架结构(现代风力涡轮机甚至可以超过200米)，它们可以呈现由结构本身引发的大量向上的雷电(涡轮机到云)。这种类型的雷电通常具有直接分量的特征，并且由于其高能量而通常造成最大的损害。目前风力涡轮机的大尺寸已经使制造商使用碳纤维增强塑料或聚合物(carbonfiberreinforcedplasticorpolymer，CFRP)作为制造叶片的材料。鉴于CFRP具有导电性，在开发连接到叶片本身的风力涡轮机的雷电防护系统(lightningprotectionsystem，LPS)时，必须考虑到这一点。一篇题为“InvestigationofpotentialdistributiononaCFRPcouponunderimpulsecurrent.TestresultsandFDTDsimulation”的文章，由D.Romero等人于2016年9月25日至30日举行的国际雷电防护会议上展示了分析结果，获得的该结果是关于响应于具有不同的上升时间的电流冲击(考虑到雷电冲击叶片时产生的问题)的这种类型的材料中的电势分布。为了进行测试，将电流脉冲注入叶片的一段中，并且在所述段中测量所述段的不同点之间的电位。如属于同一申请人的专利文献ES2396839A1和ES2594452A1中所公开的，雷电防护系统通常包括通过导体板连接到地面并连接到每个叶片的下导体。每个导体板嵌入其相应的叶片中并且通常沿叶片的整个宽度延伸。多个导体板被设置在同一个叶片中，纵向分布在所述叶片P中。为了雷电防护系统正常工作，必须确保导体板和叶片之间的正确连接，因为雷电放电电流在接地时通过叶片，叶片与雷电防护系统的下导体连接。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于风力涡轮机的雷电防护系统的评估方法和系统，风力涡轮机包括由碳纤维增强塑料或聚合物制成的多个叶片，如权利要求中所限定。本专利技术的第一方面涉及一种用于风力涡轮机的雷电防护系统的评估方法，该风力涡轮机包括由碳纤维增强塑料或聚合物制成的多个叶片。雷电防护系统包括下导体，其连接到地面并且通过嵌入相应叶片中的多个导体板连接到每个叶片，多个导体板在叶片中纵向分布，每个导体板沿叶片的整个宽度延伸。该评估方法被配置用于确定导体板和相应叶片之间的连接质量。该方法包括以下连续步骤：-在同一个叶片的两个导体板之间注入直流电流，经过包含在两个导体板之间的叶片段产生电流，-在所述叶片段的以基本上线性的方式沿所述叶片的宽度分布的多个表面测量点处测量相对于特定公共参考点的电压，-将测量的电压相互进行比较，以及-根据比较的结果确定所述导体板与所述叶片之间的连接质量，测量值彼此越接近，确定质量越好。已经发现，连接越好，电流分布就越均匀，特别是以叶片的宽度作为参考。因此，通过比较叶片表面测量点处的不同电压测量结果，可确定导体板与相应叶片之间的连接质量。被比较的测量电压越相等，电流分布越均匀，因为它在所有测量点都相似。然而，如果在两个测量点处检测到基本上不同的电压值，则这表示在两个连接之间的所述测量点处流过叶片的电流也基本不同，并且沿叶片的电流分布因此不是均匀的，则确定连接(或至少其中一个连接)的质量不合适。因此，可以利用本专利技术所提出的评估方法利用工业生产环境中使用的公共设备以非侵入性且易于实施的方式来验证叶片和相应的导体板之间的连接状态。此外，执行检查所需的时间相对较短，例如，这不会使其在风力涡轮机叶片制造过程中引入复杂化。本专利技术的第二方面涉及风力涡轮机的雷电防护系统的评估系统，其风力涡轮机包括由碳纤维增强塑料或聚合物制成的多个叶片。雷电防护系统包括下导体，其连接到地面并且通过嵌入相应叶片碳纤维叠层中的多个导体板连接到每个叶片，多个导体板在叶片中纵向分布，每个导体板沿叶片的整个宽度延伸。评估系统被配置用于确定导体板和相应叶片之间的连接质量。该评估系统包括注入装置、测量装置、控制装置，该注入装置被配置用于通过导体板中的一个将直流电流注入到叶片的两个导体板之间的叶片中，该测量装置被配置用于在两个导体板之间的叶片的多个表面测量点处测量相对于特定公共参考点的电压，测量点分布成使得它们沿叶片的宽度基本对齐，并且控制装置与测量装置连通，用于接收所述电压测量值，并且被配置为将测量结果相互比较，并且用于根据比较的结果确定导体板和叶片的连接质量，测量值彼此越接近，则确定质量更好。该评估系统将获得针对本专利技术的第一方面的评估方法所讨论的优点。鉴于附图和本专利技术的详细描述，本专利技术的这些和其它优点和特征将变得明显。附图说明图1显示了没有雷电防护系统的风力发涡轮机。图2是具有本专利技术的评估系统的一个实施例的测量装置的风力涡轮机的叶片的局部透视图。图3a和3b示意性地描绘了本专利技术的评估系统的一个实施例的等效电路。图4示出了图2的测量装置和与所述测量装置相关联的叶片的剖视图。具体实施方式第一方面涉及用于风力涡轮机100的雷电防护系统的评估方法，风力涡轮机100包括由碳纤维增强塑料或聚合物(CFRP)制成的多个叶片P。雷电防护系统包括在图中未示出的下导体，该下导体通过多个导体板1和2与大地和每个叶片P连接。导体板1和2嵌入相应叶片P的碳纤维叠层中，在所述叶片P中纵向分布，每个导体板沿所述叶片P的整个宽度延伸。该评估方法配置用于确定导体板1和2与相应叶片P之间的连接质量，从而可以保证雷电防护系统的正常运行。该方法包括以下连续步骤：-在同一个叶片P的两个导体板1和2之间注入直流电流，经过在包含在两个导体板1和2之间的叶片P的部分段产生电流，-在叶片P的所述段的多个表面测量点Pm处测量相对于某个公共参考点Pref的电压V，表面测量点Pm沿所述叶片P的宽度以基本上线性的方式分布，-将测量的电压V相互比较，-根据所述比较结果确定所述导体板1和2与所述叶片P之间的连接质量，测量值彼此越接近，确定质量越好。所确定的质量可以取决于在每种情况下所需的标准，从而根据所述标准可以预先建立所测量的电压V之间的最大可允许差异，从而能够确定连接1和2的质量是好的或合适的，以及确定所述连接1和2的质量为不适合或不允许的差异，因为电压越均匀，沿所述叶片P的长度的电流I将越均匀，因此连接将会更好。例如，可以在测量值之间的最小电压V和测量值(不同测量点之间)之间的最大电压V之间建立差值。测得的电压V值的偏差最好等于或小于10％，以表明连接质量合适。通过传感器5.0相对于叶片P的相应测量点Pm的接触来获取每个电压V的测量结果，所述传感器5.0包括金属测量尖端，其末端与对应的测量点Pm接触，所述传感器5.0与叶片P的接触引起所述测量。为了执行该评估方法的所述步骤，在注入直流电流I之前的准备步骤中，在两个导体板1和2之间的叶片P的段与传感器5.0相对于彼此设置，使得它们面对面，并且在这种情况下传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于风力涡轮机(100)的雷电防护系统的评估方法，所述风力涡轮机(100)包括由碳纤维增强塑料或聚合物制成的多个叶片(P)，所述雷电防护系统包括连接至大地并通过多个导体板(1，2)连接至每个叶片(P)的下导体，所述多个导体板(1，2)嵌入在相应的叶片(P)中、并在所述叶片(P)中纵向分布，每个导体板(1，2)沿所述叶片(P)的整个宽度延伸，其特征在于，所述评估方法被配置用于确定所述导体板(1，2)与相应的叶片(P)之间的连接质量，并且包括以下连续的步骤：‑在同一个叶片(P)的两个导体板(1，2)之间注入直流电流(I)，经过包含在两个导体板(1，2)之间的叶片(P)段产生电流，‑在所述叶片(P)段的多个表面测量点(Pm)处测量相对于特定公共参考点(Pref)的电压(V)，多个表面测量点(Pm)以基本上线性的方式沿所述叶片(P)的宽度分布，‑将测量的电压(V)相互进行比较，以及‑根据比较的结果确定所述导体板(1，2)与所述叶片(P)之间的连接质量，测量值彼此越接近，确定质量越好。

【技术特征摘要】
2017.04.28 ES ES2017005621.用于风力涡轮机(100)的雷电防护系统的评估方法，所述风力涡轮机(100)包括由碳纤维增强塑料或聚合物制成的多个叶片(P)，所述雷电防护系统包括连接至大地并通过多个导体板(1，2)连接至每个叶片(P)的下导体，所述多个导体板(1，2)嵌入在相应的叶片(P)中、并在所述叶片(P)中纵向分布，每个导体板(1，2)沿所述叶片(P)的整个宽度延伸，其特征在于，所述评估方法被配置用于确定所述导体板(1，2)与相应的叶片(P)之间的连接质量，并且包括以下连续的步骤：-在同一个叶片(P)的两个导体板(1，2)之间注入直流电流(I)，经过包含在两个导体板(1，2)之间的叶片(P)段产生电流，-在所述叶片(P)段的多个表面测量点(Pm)处测量相对于特定公共参考点(Pref)的电压(V)，多个表面测量点(Pm)以基本上线性的方式沿所述叶片(P)的宽度分布，-将测量的电压(V)相互进行比较，以及-根据比较的结果确定所述导体板(1，2)与所述叶片(P)之间的连接质量，测量值彼此越接近，确定质量越好。2.根据权利要求1所述的评估方法，其中通过传感器(5.0)相对于所述叶片(P)的相应测量点(Pm)的接触来获取每个电压(V)测量结果，每个传感器(5.0)包括金属测量尖端，所述金属测量尖端的末端与对应的测量点(Pm)接触，所述传感器(5.0)与所述叶片(P)的接触引起所述测量。3.根据权利要求2所述的评估方法，包括在注入电流之前的准备步骤，其中在所述两个导体板(1，2)之间的所述叶片(P)的段和所述传感器(5.0)相对于彼此设置使得它们彼此面对，并且在这种情况下传感器(5.0)朝向叶片(P)移动以引起与叶片(P)的接触，并调节所述传感器(5.0)与所述叶片(P)之间的接触力。4.根据权利要求3所述的评估方法，其中所述传感器(5.0)在电压(V)测量期间保持静止。5.根据权利要求1至4中任一项所述的评估方法，其中，当所测量的电压(V)之间的最大偏差等于或小于10％时，确定所述连接质量是合适的。6.根据权利要求1至5中任一项所述的评估方法，其中，在电压(V)测量期间，注入的直流电流(I)包括基本恒定的幅值并且该幅值在根据制造叶片(P)的碳叠层的几何形状确定的上限和下限之间。7.根据权利要求1至6中任一项所述的评估方法，其中，在注入直流电流(I)期间，还在两个导体板(1，2)之间的、沿所述叶片(P)的宽度以基本线性方式分布的叶片(P)测量点或区域处测量温度，将所述温度测量相互比较，根据所述比较的结果确定所述导体板(1，2)和所述叶片(P)之间的连接质量，测量值彼此越接近，确定质量越好，将从温度测量确定的质量与从测量电压(V)确定的质量进行比较，并且如果确定的质量接近或相等，则所述确定被验证。8.根据权利要求1至7中任一项所述的评估方法，在将叶片(P)安装在对应的风力涡轮机(100)中之前，在制造叶片(P)的方法期间实施所述评估方法。9.用于风力涡轮机(100)的雷电防护系统的评估系统，所述风力涡轮机(100)包括由碳纤维增强塑料或聚合物制成的多个叶片(P)，所述雷电防护系统包括连接至大地并通过多个导体板(1，2)连接至每个叶片(P)的下导体，所述多个导体板(1，2)嵌入在相应的叶片(P)的碳纤维叠层中、并在所述叶片(P)中纵向分布，每个导体板(1，2)沿所...

【专利技术属性】
技术研发人员：维克特·玛奇·诺曼，大卫·罗梅罗·杜兰，里卡德·奥尔塔·博纳斯，琼·孟坦亚·普拉格，
申请(专利权)人：歌美飒创新技术公司，
类型：发明
国别省市：西班牙,ES