一种能在线监测的防直击雷限流保护系统及风力发电机技术方案

一种能在线监测的防直击雷限流保护系统，包括限流保护器101和在线监测仪；在线监测仪包括检测线圈102、输入保护单元103、检测单元104、CPU单元105、电源106、通讯单元107；限流保护器101与检测线圈102相配合，检测线圈102通过输入保护单元103与CPU单元105通讯连接，CPU单元105与通讯单元107作通讯连接；检测单元104与输入保护单元103、CPU单元105通讯连接，电源106分别与检测单元104、CPU单元105、通讯单元107供电连接。限制大雷电流通过，实时监测;风力发电机加装带在线监测的防直击雷限流保护系统后，减小的雷击电流不会对风机和叶片造成损伤。在线监测可合理预判该系统内限流器的有效期。

【技术实现步骤摘要】
一种能在线监测的防直击雷限流保护系统及风力发电机
本技术是一种能在线监测的防直击雷限流保护系统，属于智能避雷器
，应用于风力发电机、高压传输线等离雷云较近区域的雷电防护。
技术介绍
传统的富兰克林避雷针是一种引雷入地的装置，200多年来由于传统避雷针的普及应用，大大的减少了雷电对人、畜、物的直接伤害和破坏，但是随着近几十年来高压传输和风力发电的快速发展，富兰克林避雷针在实际应用中显露出它的一些局限性：1、富兰克林避雷针接闪时，强大的雷电流通过避雷针、引下线、接地装置泄放入大地，这将会使整个泄流通道上产生很高的电压，当进入高压传输铁塔或风机后与泄流通道的距离达不到安全距离的要求时，泄流通道上的高电位会向附近的金属导体产生放电，引起由超高电位反击而造成的雷电灾害。2、富兰克林避雷针作为直击雷保护装置时，其接地电阻必须符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》的要求。高山岩石等地质环境非常恶劣的地区，土壤电阻率都很高，如需制作接地电阻符合规范要求的地网，往往投资非常巨大，接地电阻值却未必满意。在雷击时，由于接地电阻偏大造成的地电位反击损坏设备的现象非常严重。3、雷电流泄放入地时，将会在地面产生很高的跨步电压，跨步电压将会对人、畜造成生命危害，严重时还可能毙命。4、富兰克林避雷针在接闪入地的过程中，强大的雷电流（数千安～数百千安）以极快的速度（微秒级）沿接闪器及引下线进入地中的过程中，对风力发电机来说可能使叶片内产生较大热能而对叶片造成损坏；同时雷电接闪对叶片表面材料也会产生较大的破坏，甚至因地电位高压反击造成风机上电器受损；对高压传输线则可能因地电位升高反击而造成线路跳闸，造成电力传输中断。由于传统富兰克林避雷针在防雷中存在以上局限性，所以传统避雷针不太适合高压传输线路和风力发电机的引雷防护。高压传输线路中的铁塔和避雷线都可起到引雷和接闪作用，当接闪的雷电流较小时（小于几个KA）不会产生破坏作用；但当接闪的雷电流太大，则可能会出现因地电位升高而造成反击，引起线路跳闸，从而产生电力传输中断。风机叶片本属风力发电机中用作迎风而带动传动轴进行发电的工具，同时也作为传统的防雷击引雷针用（叶片表面有2-3个金属接闪器，接闪器连接金属导线直到叶片根部，最后连接到风机轮毂的接地处）。当雷电流较小时，其作用显而易见，可以起到防雷作用；而当雷电流很大时（大于100KA以上），则可能起到反作用：一是使风机的对地电压变得很高（几十万伏），易对风机内部电器设备造成损坏；二是叶片遭遇特大雷电流通过时，对叶片表面和内部都可能造成一定程度的热损伤。经过风力发电几十年的运行情况来看，传统的叶片引雷防护已不能满足现在的使用需求，反而给风电行业带来许多烦恼。由于传统的避雷针是将雷电流引入大地，避雷针自身并不需要被保护，所以当避雷针只是引雷而不发挥其他功能时，则可放心使用，且避雷针使用寿命较长，一般短时间不需要更换维护。但风机叶片不仅发挥避雷针的作用，而更为重要的是其还属风力发电机上价高位重部件，而且在使用中叶片维护更换费用昂贵。因此，在雷电高发区域，当雷电流很大时，依靠传统防雷只能听天由命，因而导致雷电高发区域风电场叶片遭雷电破坏概率较高，经济损失较大。由此可见如何改变对风机叶片的雷电防护尤为重要且迫在眉睫。另外，由于传统避雷器都不具备实时监测的功能，当避雷器出现劣化和损坏时，维护人员无从知晓，故其使用效果存在很大的隐患。
技术实现思路
一种能在线监测的防直击雷限流保护系统，具备实时监测的功能，限制大的雷电流通过；一种风力发电机，具备防直击雷实时监测的功能’限制大的雷电流通过。避免产生地电位升高及高压反击而引起传输线路跳闸或风机叶片及电器的损伤；及时发现避雷器出现劣化和损坏。一种能在线监测的防直击雷限流保护系统,包括限流保护器和在线监测仪；在线监测仪包括检测线圈、输入保护单元、检测单元、CPU单元、电源、通讯单元；限流保护器与检测线圈相配合，检测线圈通过输入保护单元与CPU单元通讯连接，CPU单元与通讯单元作通讯连接；检测单元与输入保护单元、CPU单元通讯连接，电源分别与检测单元、CPU单元、通讯单元供电连接。上述的一种能在线监测的防直击雷限流保护系统,包括接地导线，所述限流保护器的一端与接地导线连接。上述的一种能在线监测的防直击雷限流保护系统,特征在于：包括接地导线，所述限流保护器的一端与接地导线连接。上述的一种能在线监测的防直击雷限流保护系统,特征在于：包括引雷针，限流保护器的另一端与引雷针连接。一种风力发电机,包括风力发电机和上述的一种能在线监测的防直击雷限流保护系统，风力发电机上有引雷针、接地导线，风力发电机有风机轮毂，风机轮毂内有控制箱，控制箱内有电源；限流保护器和检测仪安装在风机轮毂内；限流保护器串接在引雷针和接地导线之间，控制箱内的电源引出给系统供电。有益效果由于本防直击雷限流保护系统在雷电接闪的过程中，雷电能量通过引雷针100，防直击雷限流保护器101限制了大的雷电流通过，高压传输铁塔或风机叶片接闪都不会产生地电位升高及高压反击，也就不会引起传输线路跳闸或风机叶片及电器的损伤；同时再加上检测线圈102感应的电信号通过输入保护单元103传递到CPU单元105，再由CPU单元105处理编码后由通讯单元107发送到网络监控中心设备。在线监测系统对每次接闪流过的雷电流数据进行辨识和有效管理，可提前对该系统内限流器的有效期进行合理预判，从根本上保护了高压传输线路的顺利传输和风力发电机组及叶片的安全作业。如果应用该系统技术对高压传输或风力发电领域内经常遭受雷电影响和破坏的区域部门进行整改，则在最大程度上提高生产效率以及降低运维成本，每年可为社会增加经济效益至少几亿元。本技术所述限流保护器与检测线圈相配合是指限流保护器与检测线圈的位置关系，二指通过电磁感应，当限流保护器和与之相连的接地导线中有电流通过时，因电磁感应，检测线圈中产生的电流。风力发电机加装带在线监测的防直击雷限流保护系统后，经过大自然数十次的雷击监测数据来看，雷电流只是未加装该系统的1%，最大甚至达到万分之一。未加装该系统时监测的雷击电流最小为8000A,最大为200000多A；而加装后监测的雷击电流在10-200A内。这样的雷击电流完全不可能对风机和叶片造成任何损伤，故在风机轮毂叶片上安装该保护系统从根本上解决了风力发电机防雷世界性难题。附图说明图1，一种能在线监测的防直击雷限流保护系统；图2，检测软件流程图；100—引雷针；101—防直击雷限流保护器；102—检测线圈；103—输入保护单元；104—检测单元；105—CPU单元；106—电源；107—通讯单元；108—24V直流电源。具体实施方式实施例1，一种能在线监测的防直击雷限流保护系统，包括限流保护器101和在线监测仪；在线监测仪包括检测线圈102、输入保护单元103、检测单元104、CPU单元105、电源106、通讯单元107；限流保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在线监测的防直击雷限流保护系统,特征在于：包括限流保护器（101）和在线监测仪；在线监测仪包括检测线圈（102）、输入保护单元（103）、检测单元（104）、CPU单元（105）、电源（106）、通讯单元（107）；限流保护器（101）与检测线圈（102）相配合，检测线圈（102 ）通过输入保护单元（103）与CPU单元（105）作通讯连接，CPU单元（105）与通讯单元（107）作通讯连接；检测单元（104）与输入保护单元（103 ）、CPU单元（105）作通讯连接；电源（106）分别与检测单元（104）、CPU单元（105）、通讯单元（107）供电连接。/n

【技术特征摘要】
20190724 CN 20192117301141.在线监测的防直击雷限流保护系统,特征在于：包括限流保护器（101）和在线监测仪；在线监测仪包括检测线圈（102）、输入保护单元（103）、检测单元（104）、CPU单元（105）、电源（106）、通讯单元（107）；限流保护器（101）与检测线圈（102）相配合，检测线圈（102）通过输入保护单元（103）与CPU单元（105）作通讯连接，CPU单元（105）与通讯单元（107）作通讯连接；检测单元（104）与输入保护单元（103）、CPU单元（105）作通讯连接；电源（106）分别与检测单元（104）、CPU...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建中，
申请(专利权)人：四川省奥凌通信工程有限责任公司，
类型：新型
国别省市：四川;51