CN106677997A

CN106677997A - 避雷电缆系统及具有该系统的风力发电机组

Info

Publication number: CN106677997A
Application number: CN201710202489.4A
Authority: CN
Inventors: 陈欣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2017-05-17

Abstract

本发明公开了一种避雷电缆系统及具有该系统的风力发电机组，该避雷电缆系统包括避雷电缆、获取部件、控制器和显示部件；避雷电缆系统首先通过获取部件获取主电缆的内部电流信号，其次控制器根据电流信号判断主电缆内部电流值的大小，并且以主电缆内部的电流值大于或者等于预设值为条件发出显示指令于显示部件，显示部件显示主电缆内部的电流值。这样，操作人员可以根据显示部件的显示及时了解被雷击的叶片的详细情况，有利于提高了叶片的使用安全性。

Description

避雷电缆系统及具有该系统的风力发电机组

技术领域

本发明涉及避雷电缆技术领域，特别涉及一种避雷电缆系统及具有该系统的风力发电机组。

背景技术

风力发电机组是风电场的贵重设备，价格占风电工程投资60％以上。若其遭受雷击(特别是叶片和发电机贵重部件遭受雷击)，除了损失修复期间应该发电所得之外，还要负担受损部件的拆装和更新的巨大费用。世界每年有1％～2％的转轮叶片受到雷电袭击。叶片受雷击的损坏中，多数在叶尖是容易被修补的，但少数情况则要更整个叶片。雷击风机常常引起机电系统的过电压，造成风机自动化控制和通信元件的烧毁、发电机击穿、电气设备损坏等事故。所以，雷害是威胁风机安全经济运行的严重问题。

如何避免风力发电机组雷击，是本领域内技术人员始终关注的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种避雷电缆系统，包括避雷电缆，所述避雷电缆包括主电缆和/或连接所述主电缆的至少一个分支电缆，还包括以下部件：

获取部件，用于获取所述主电缆的内部电流信号；

控制器，信号接收端口与所述获取部件的信号发出端口连接，所述控制器根据获取的所述电流信号计算所述主电缆内部的电流值，并以所述主电缆内部的电流值大于或者等于预设值为条件发出显示指令；

显示部件，根据所述显示指令显示所述主电缆内部的电流值。

本发明中的避雷电缆系统首先通过获取部件获取主电缆的内部电流信号，其次控制器根据电流信号判断主电缆内部电流值的大小，并且以主电缆内部的电流值大于或者等于预设值为条件发出显示指令于显示部件，显示部件显示主电缆内部的电流值。

这样，操作人员可以根据显示部件的显示及时了解被雷击的叶片的详细情况，有利于提高了叶片的使用安全性。

可选的，还包括连接于闭合回路的感应线圈，所述感应线圈套设于所述主电缆的外围；所述获取部件获取所述感应线圈的电流信号。

可选的，所述避雷电缆还包括包覆于所述主电缆的绝缘层，所述感应线圈套设于所述绝缘层的外围，并且所述感应线圈位于所述主电缆靠近所述主电缆靠近叶片根部的部分。

可选的，还包括无线传输模块，所述获取部件通过所述无线传输模块与所述控制器通过无线连接。

可选的，还包括闭合的铁芯和缠绕于所述铁芯上的绕组，所述绕组形成闭合回路，所述主电缆的根部缠绕于所述铁芯后接地，所述获取部件获取所述绕组所处闭合回路的电流。

可选的，所述控制器还具有位置信息模块，所述位置信息模块预存有各所述避雷电缆的位置信息；所述显示部件还根据所述显示指令显示与所述电流值相匹配的所述避雷电缆的位置信息。

可选的，所述显示部件还进一步根据所述显示指令显示获取该电流值的具体时间。

可选的，所述控制器还具有记录模块，用于记录所述电流值、与所述电流值相匹配的所述避雷电缆的位置信息和时间。

此外，本发明还提供了一种风力发电机组，包括塔筒以及至少一个叶片，还包括上述任一项所述的避雷电缆系统，所述主电缆和所述分支电缆的自由端与所述叶片上相应接闪点连接。

因本发明所提供的风力发电机组具有上述避雷电缆系统，故风力发电机组也具有上述避雷电缆系统的上述技术效果。

附图说明

图1为本发明一种具体实施例中避雷电缆系统的结构框图；

图2为本发明一种具体实施例中避雷电缆系统的结构示意图。

其中，图1和图2中：

避雷电缆10、主电缆11、分支电缆12；

感应线圈20；

获取部件30；

叶片40。

具体实施方式

针对背景技术中提到的雷击问题，本领域内技术人员通常在风力发电机组的叶片位置安装避雷电缆。具体地，首先在叶片的最容易被雷击的位置选择接闪点，然后将避雷电缆的上端固定于接闪点，将避雷电缆的下端接地。这样当叶片被雷击时，叶片上的电流可以沿主电缆传导至大地，避免了叶片被雷击而受损。

避雷电缆的主要结构包括主电缆，一般还包括至少一条分支电缆，分支电缆通过定位部件与主电缆固定连接，分支电缆的电流汇集到主电缆后，然后由主电缆传输至地面。分支电缆可以为多条，自由端部分别连接于叶片的不同位置，以扩大对叶片的检测区域。

本文针对现有技术中避雷电缆的应用，发现现有技术中避雷电缆在使用时，是没有办法监控叶片是否被雷击过，尤其当叶片被雷击发生损坏时也没有办法及时发现。

在以上发现的基础上，本文进一步深入研究提出了一种避雷电缆系统，该避雷电缆系统可以及时了解叶片是否被雷击。

本文以避雷电缆在风力发电机组中的应用为例，介绍技术方案和技术效果，当然，本领域内技术人员应当理解，本文所提供的避雷电缆不限于风力发电机组，还可以应用于其他领域。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明一种具体实施例中避雷电缆系统的结构框图；图2为本发明一种具体实施例中避雷电缆系统的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的避雷电缆系统包括避雷电缆10，避雷电缆10的具体结构可以参考以上描述。避雷电缆系统还包括获取部件30和控制器。

获取部件30用于获取主电缆11的内部电流信号。叶片40被雷击后主电缆11内部会产生电流，电流的大小与被雷击中的严重程度有关，电流范围大致为几十千安培至几百千安培之间。在风力发电机领域，当电流小于50KA(KA/千安培)时，通常认为雷击对叶片40几乎不会产生影响，当电流大于等于200KA时，通常认为雷击对叶片40可能会有损伤。

本发明所提供的控制器的信号接收端口与获取部件30的信号发出端口连接，控制器根据获取的电流信号计算主电缆11内部的电流值，并以主电缆11内部的电流值大于或者等于预设值为条件发出显示指令。显示部件根据显示指令显示主电缆11内部的电流值。

本文中所述的预设值可以为任一值，可以为零，即当控制器计算主电缆11内部的电流值不为零时，发出显示指令，即显示被雷击的所有叶片40的电流值。当然，预设值也可以不为零，控制器判断该电流值大于或者等于该不为零的预设值时，才发出显示指令，即仅显示雷击电流大于预设值的叶片40。

以上可以根据使用的具体情况进行选定预设值。

本发明中的避雷电缆系统首先通过获取部件30获取主电缆11的内部电流信号，其次控制器根据电流信号判断主电缆11内部电流值的大小，并且以主电缆11内部的电流值大于或者等于预设值为条件发出显示指令于显示部件，显示部件显示主电缆11内部的电流值。

这样，操作人员可以根据显示部件的显示及时了解被雷击的叶片40的详细情况，有利于提高了叶片40的使用安全性。

如上所述，主电缆11内部的电流通常为千安级，直接测量对于硬件的要求比较高，故本文采用以下方式获取主电缆11内部的电流。

在第一种具体实施方式中，避雷电缆系统还可以包括连接于闭合回路的感应线圈20，感应线圈20套设于主电缆11的外围，获取部件30获取感应线圈20的电流信号。

当主电缆11内部有瞬时电流通过时，感应线圈20产生一定的感应电流，获取部件30获取该感应电流，控制器通过该感应电流以及预存于控制器内部的公式计算主电缆11内部的电流值。其中预存于控制器内部的公式可以根据通过多次试验或者理论推导得出，本领域内技术人员通过本文的上述描述是完全能够实现利用感应线圈20推导出主电缆11内的电流的。

该实施方式中获取部件30获取感应线圈20的电流信号，该电流信号远远小于主电缆11内电流，可以大大降低对硬件的要求，同时降低了避雷电缆系统的应用成本。

具体地，避雷电缆10还包括包覆于主电缆11的绝缘层，感应线圈20设于绝缘层的外围，并且感应线圈20位于主电缆11靠近所述主电缆靠近叶片根部的部分。

一般地，获取部件30设置于风力发电机组安装位置，而控制器位于比较远的室内。故为了传输方便，避雷电缆系统还进一步包括无线传输模块，获取部件30通过无线传输模块与控制器通过无线连接。无线传输模块可以为GPS传输模块等。

在第二种具体实施方式中，避雷电缆系统还可以包括闭合的铁芯和缠绕于铁芯上的绕组，绕组形成闭合回路，主电缆11的根部缠绕于铁芯后接地，获取部件30获取绕组所处闭合回路的电流。

在该实施方式中主电缆11、绕组与铁芯形成电流互感器，通过检测绕组的电流同样可以推导出主电缆11的内部电流。

控制器可以与避雷电缆10一一对应，同样为了系统集成化，一般采用一个控制器控制多个避雷电缆10。

在上述各实施例中，控制器还具有位置信息模块，位置信息模块预存有各避雷电缆10的位置信息；避雷电缆10的位置信息即为避雷电缆10所对应的风力发电机组的叶片40的信息。显示部件还根据显示指令显示与电流值相匹配的避雷电缆10的位置信息。

这样，当同一控制器同时对多个避雷电缆10进行信号处理时，操作人员通过显示部件的显示可以清楚了解避雷电缆10的电流值和该避雷电缆10的具体位置信息。

显示部件还可以进一步根据显示指令显示获取该电流值的具体时间。控制器内部具有记录模块，用于记录电流值、与所述电流值相匹配的所述避雷电缆10的位置信息和时间。将所有叶片40不同时刻被雷击的具体情况记录于控制器内部，可以形成一数据信息，便于后期分析使用。

在上述避雷电缆系统的基础上，本发明还提供了一种风力发电机组，包括塔筒以及至少一个叶片40，风力发电机组还包括上述任一项所述的避雷电缆系统，主电缆11和分支电缆12的自由端与叶片40上相应接闪点连接。

以上对本发明所提供的一种避雷电缆系统及具有该系统的风力发电机组进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种避雷电缆系统，包括避雷电缆，所述避雷电缆包括主电缆和/或连接所述主电缆的至少一个分支电缆，其特征在于，还包括以下部件：

获取部件，用于获取所述主电缆的内部电流信号；

2.如权利要求1所述的避雷电缆系统，其特征在于，还包括连接于闭合回路的感应线圈，所述感应线圈套设于所述主电缆的外围；所述获取部件获取所述感应线圈的电流信号。

3.如权利要求2所述的避雷电缆系统，其特征在于，所述避雷电缆还包括包覆于所述主电缆的绝缘层，所述感应线圈套设于所述绝缘层的外围，并且所述感应线圈位于所述主电缆靠近叶片根部的部分。

4.如权利要求1所述的避雷电缆系统，其特征在于，还包括无线传输模块，所述获取部件通过所述无线传输模块与所述控制器通过无线连接。

5.如权利要求1所述的避雷电缆系统，其特征在于，还包括闭合的铁芯和缠绕于所述铁芯上的绕组，所述绕组形成闭合回路，所述主电缆的根部缠绕于所述铁芯后接地，所述获取部件获取所述绕组所处闭合回路的电流。

6.如权利要求1至5任一项所述的避雷电缆系统，其特征在于，所述控制器还具有位置信息模块，所述位置信息模块预存有各所述避雷电缆的位置信息；所述显示部件还根据所述显示指令显示与所述电流值相匹配的所述避雷电缆的位置信息。

7.如权利要求6所述的避雷电缆系统，其特征在于，所述显示部件还进一步根据所述显示指令显示获取该电流值的具体时间。

8.如权利要求7所述的避雷电缆系统，其特征在于，所述控制器还具有记录模块，用于记录所述电流值、与所述电流值相匹配的所述避雷电缆的位置信息和时间。

9.一种风力发电机组，包括塔筒以及至少一个叶片，其特征在于，还包括权利要求1至8任一项所述的避雷电缆系统，所述主电缆和所述分支电缆的自由端与所述叶片上相应接闪点连接。