避雷電纜系統及具有該系統的風力發電機組的製作方法
2023-05-13 16:55:21 1
本發明涉及避雷電纜技術領域，特別涉及一種避雷電纜系統及具有該系統的風力發電機組。
背景技術：
風力發電機組是風電場的貴重設備，價格佔風電工程投資60％以上。若其遭受雷擊(特別是葉片和發電機貴重部件遭受雷擊)，除了損失修復期間應該發電所得之外，還要負擔受損部件的拆裝和更新的巨大費用。世界每年有1％～2％的轉輪葉片受到雷電襲擊。葉片受雷擊的損壞中，多數在葉尖是容易被修補的，但少數情況則要更整個葉片。雷擊風機常常引起機電系統的過電壓，造成風機自動化控制和通信元件的燒毀、發電機擊穿、電氣設備損壞等事故。所以，雷害是威脅風機安全經濟運行的嚴重問題。
如何避免風力發電機組雷擊，是本領域內技術人員始終關注的技術問題。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明提供一種避雷電纜系統，包括避雷電纜，所述避雷電纜包括主電纜和/或連接所述主電纜的至少一個分支電纜，還包括以下部件：
獲取部件，用於獲取所述主電纜的內部電流信號；
控制器，信號接收埠與所述獲取部件的信號發出埠連接，所述控制器根據獲取的所述電流信號計算所述主電纜內部的電流值，並以所述主電纜內部的電流值大於或者等於預設值為條件發出顯示指令；
顯示部件，根據所述顯示指令顯示所述主電纜內部的電流值。
本發明中的避雷電纜系統首先通過獲取部件獲取主電纜的內部電流信號，其次控制器根據電流信號判斷主電纜內部電流值的大小，並且以主電纜內部的電流值大於或者等於預設值為條件發出顯示指令於顯示部件，顯示部件顯示主電纜內部的電流值。
這樣，操作人員可以根據顯示部件的顯示及時了解被雷擊的葉片的詳細情況，有利於提高了葉片的使用安全性。
可選的，還包括連接於閉合迴路的感應線圈，所述感應線圈套設於所述主電纜的外圍；所述獲取部件獲取所述感應線圈的電流信號。
可選的，所述避雷電纜還包括包覆於所述主電纜的絕緣層，所述感應線圈套設於所述絕緣層的外圍，並且所述感應線圈位於所述主電纜靠近所述主電纜靠近葉片根部的部分。
可選的，還包括無線傳輸模塊，所述獲取部件通過所述無線傳輸模塊與所述控制器通過無線連接。
可選的，還包括閉合的鐵芯和纏繞於所述鐵芯上的繞組，所述繞組形成閉合迴路，所述主電纜的根部纏繞於所述鐵芯後接地，所述獲取部件獲取所述繞組所處閉合迴路的電流。
可選的，所述控制器還具有位置信息模塊，所述位置信息模塊預存有各所述避雷電纜的位置信息；所述顯示部件還根據所述顯示指令顯示與所述電流值相匹配的所述避雷電纜的位置信息。
可選的，所述顯示部件還進一步根據所述顯示指令顯示獲取該電流值的具體時間。
可選的，所述控制器還具有記錄模塊，用於記錄所述電流值、與所述電流值相匹配的所述避雷電纜的位置信息和時間。
此外，本發明還提供了一種風力發電機組，包括塔筒以及至少一個葉片，還包括上述任一項所述的避雷電纜系統，所述主電纜和所述分支電纜的自由端與所述葉片上相應接閃點連接。
因本發明所提供的風力發電機組具有上述避雷電纜系統，故風力發電機組也具有上述避雷電纜系統的上述技術效果。
附圖說明
圖1為本發明一種具體實施例中避雷電纜系統的結構框圖；
圖2為本發明一種具體實施例中避雷電纜系統的結構示意圖。
其中，圖1和圖2中：
避雷電纜10、主電纜11、分支電纜12；
感應線圈20；
獲取部件30；
葉片40。
具體實施方式
針對背景技術中提到的雷擊問題，本領域內技術人員通常在風力發電機組的葉片位置安裝避雷電纜。具體地，首先在葉片的最容易被雷擊的位置選擇接閃點，然後將避雷電纜的上端固定於接閃點，將避雷電纜的下端接地。這樣當葉片被雷擊時，葉片上的電流可以沿主電纜傳導至大地，避免了葉片被雷擊而受損。
避雷電纜的主要結構包括主電纜，一般還包括至少一條分支電纜，分支電纜通過定位部件與主電纜固定連接，分支電纜的電流匯集到主電纜後，然後由主電纜傳輸至地面。分支電纜可以為多條，自由端部分別連接於葉片的不同位置，以擴大對葉片的檢測區域。
本文針對現有技術中避雷電纜的應用，發現現有技術中避雷電纜在使用時，是沒有辦法監控葉片是否被雷擊過，尤其當葉片被雷擊發生損壞時也沒有辦法及時發現。
在以上發現的基礎上，本文進一步深入研究提出了一種避雷電纜系統，該避雷電纜系統可以及時了解葉片是否被雷擊。
本文以避雷電纜在風力發電機組中的應用為例，介紹技術方案和技術效果，當然，本領域內技術人員應當理解，本文所提供的避雷電纜不限於風力發電機組，還可以應用於其他領域。
為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
請參考圖1和圖2，圖1為本發明一種具體實施例中避雷電纜系統的結構框圖；圖2為本發明一種具體實施例中避雷電纜系統的結構示意圖。
在一種具體實施方式中，本發明所提供的避雷電纜系統包括避雷電纜10，避雷電纜10的具體結構可以參考以上描述。避雷電纜系統還包括獲取部件30和控制器。
獲取部件30用於獲取主電纜11的內部電流信號。葉片40被雷擊後主電纜11內部會產生電流，電流的大小與被雷擊中的嚴重程度有關，電流範圍大致為幾十千安培至幾百千安培之間。在風力發電機領域，當電流小於50KA(KA/千安培)時，通常認為雷擊對葉片40幾乎不會產生影響，當電流大於等於200KA時，通常認為雷擊對葉片40可能會有損傷。
本發明所提供的控制器的信號接收埠與獲取部件30的信號發出埠連接，控制器根據獲取的電流信號計算主電纜11內部的電流值，並以主電纜11內部的電流值大於或者等於預設值為條件發出顯示指令。顯示部件根據顯示指令顯示主電纜11內部的電流值。
本文中所述的預設值可以為任一值，可以為零，即當控制器計算主電纜11內部的電流值不為零時，發出顯示指令，即顯示被雷擊的所有葉片40的電流值。當然，預設值也可以不為零，控制器判斷該電流值大於或者等於該不為零的預設值時，才發出顯示指令，即僅顯示雷擊電流大於預設值的葉片40。
以上可以根據使用的具體情況進行選定預設值。
本發明中的避雷電纜系統首先通過獲取部件30獲取主電纜11的內部電流信號，其次控制器根據電流信號判斷主電纜11內部電流值的大小，並且以主電纜11內部的電流值大於或者等於預設值為條件發出顯示指令於顯示部件，顯示部件顯示主電纜11內部的電流值。
這樣，操作人員可以根據顯示部件的顯示及時了解被雷擊的葉片40的詳細情況，有利於提高了葉片40的使用安全性。
如上所述，主電纜11內部的電流通常為千安級，直接測量對於硬體的要求比較高，故本文採用以下方式獲取主電纜11內部的電流。
在第一種具體實施方式中，避雷電纜系統還可以包括連接於閉合迴路的感應線圈20，感應線圈20套設於主電纜11的外圍，獲取部件30獲取感應線圈20的電流信號。
當主電纜11內部有瞬時電流通過時，感應線圈20產生一定的感應電流，獲取部件30獲取該感應電流，控制器通過該感應電流以及預存於控制器內部的公式計算主電纜11內部的電流值。其中預存於控制器內部的公式可以根據通過多次試驗或者理論推導得出，本領域內技術人員通過本文的上述描述是完全能夠實現利用感應線圈20推導出主電纜11內的電流的。
該實施方式中獲取部件30獲取感應線圈20的電流信號，該電流信號遠遠小於主電纜11內電流，可以大大降低對硬體的要求，同時降低了避雷電纜系統的應用成本。
具體地，避雷電纜10還包括包覆於主電纜11的絕緣層，感應線圈20設於絕緣層的外圍，並且感應線圈20位於主電纜11靠近所述主電纜靠近葉片根部的部分。
一般地，獲取部件30設置於風力發電機組安裝位置，而控制器位於比較遠的室內。故為了傳輸方便，避雷電纜系統還進一步包括無線傳輸模塊，獲取部件30通過無線傳輸模塊與控制器通過無線連接。無線傳輸模塊可以為GPS傳輸模塊等。
在第二種具體實施方式中，避雷電纜系統還可以包括閉合的鐵芯和纏繞於鐵芯上的繞組，繞組形成閉合迴路，主電纜11的根部纏繞於鐵芯後接地，獲取部件30獲取繞組所處閉合迴路的電流。
在該實施方式中主電纜11、繞組與鐵芯形成電流互感器，通過檢測繞組的電流同樣可以推導出主電纜11的內部電流。
控制器可以與避雷電纜10一一對應，同樣為了系統集成化，一般採用一個控制器控制多個避雷電纜10。
在上述各實施例中，控制器還具有位置信息模塊，位置信息模塊預存有各避雷電纜10的位置信息；避雷電纜10的位置信息即為避雷電纜10所對應的風力發電機組的葉片40的信息。顯示部件還根據顯示指令顯示與電流值相匹配的避雷電纜10的位置信息。
這樣，當同一控制器同時對多個避雷電纜10進行信號處理時，操作人員通過顯示部件的顯示可以清楚了解避雷電纜10的電流值和該避雷電纜10的具體位置信息。
顯示部件還可以進一步根據顯示指令顯示獲取該電流值的具體時間。控制器內部具有記錄模塊，用於記錄電流值、與所述電流值相匹配的所述避雷電纜10的位置信息和時間。將所有葉片40不同時刻被雷擊的具體情況記錄於控制器內部，可以形成一數據信息，便於後期分析使用。
在上述避雷電纜系統的基礎上，本發明還提供了一種風力發電機組，包括塔筒以及至少一個葉片40，風力發電機組還包括上述任一項所述的避雷電纜系統，主電纜11和分支電纜12的自由端與葉片40上相應接閃點連接。
因本發明所提供的風力發電機組具有上述避雷電纜系統，故風力發電機組也具有上述避雷電纜系統的上述技術效果。
以上對本發明所提供的一種避雷電纜系統及具有該系統的風力發電機組進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。