JP2017515125A - 風力タービン用雷測定システム - Google Patents
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Abstract
Description
雷測定システムは、
引下げ導線を測定するために配置されているセンサ設備と、
データ収集ユニットと、
センサ設備をデータ収集ユニットと電気的に接続する接続設備と、
絶縁設備を備え、
センサ設備と、接続設備及び/又は引下げ導線の少なくとも一部は、絶縁設備に封入されており、それにより、
センサ設備と引下げ導線との間の最小絶縁距離と、
絶縁設備に封入されていない引下げ導線の露出部と、絶縁設備に封入されていない接続設備の露出部との間の最小表面距離を画定し、
これらの距離に対して、絶縁設備は、引下げ導線とセンサ設備との間の絶縁破壊を防止し、及び引下げ導線の露出部と接続設備の露出部との間の表面フラッシュオーバーを防止するために有効である。
絶縁設備に封入されていない引下げ導線の露出部と、絶縁設備に封入されていない接続設備の露出部との間の最小空気距離を画定している。
最小表面距離は、保持表面に実質的に平行である。
多数のコイル巻き線と、
コイル巻き線内部の戻りループを備えている。
巻き線部と、
戻りループを備え、
巻き線部は、複数の、後続して電気的に接続されている、例えば、円形又は半円形を形成している巻き線を備え、
戻りループは、巻き線部の1つの端部に接続されており、巻き線部の実質的にすべての巻き線の内部で巻き線部の反対側の端部に向けて戻っている。
引下げ導線における電流の変化のような電気的パラメータに対応する値をサンプリングするための測定及びサンプリングユニットと、
アナログ−デジタル変換器と、
処理ユニットと、
記憶ユニットを備えている。
センサ設備と共に設置されている接続引下げ導線を構成するガルバニック要素を備え、この方法は、
それぞれが、引下げ導線を切断することより形成される切断端部を有する2つの異なる引下げ導線を形成するために引下げ導線を切断するステップと、
2つの異なる引下げ導線の切断端部のそれぞれを、接続引下げ導線の反対側の端部に接続し、それにより単一の合成引下げ導線を形成するステップを備えている。
センサ設備と絶縁設備を風力タービンに設置するステップと、
引下げ導線を、センサ設備の貫通孔に通すステップと、
データ収集ユニットを、接続設備を使用して、センサ設備と接続するステップを備えている。
CAi i番目の接続設備
CDC 接続引下げ導線
COI コイル
COW コイル巻き線
DC 引下げ導線
DCi i番目の引下げ導線
DCU データ収集ユニット
DSC 絶縁ディスク
EXC 外部通信設備
FIN 更なる絶縁体
INS 絶縁設備
LMS 雷測定システム
MAD 最小空気距離
MID 最小絶縁距離
MOA 搭載設備
MSD 最小表面距離
RET 戻りループ
SEA センサ設備
SEAi i番目のセンサ設備
WTB 風力タービンブレード
WTH 風力タービンハブ
Claims (56)
- 風力タービン内の引下げ導線(DC)における雷電流パラメータを測定する、雷測定システム(LMS)であって、
前記雷測定システム(LMS)は、
前記引下げ導線(DC)を測定するために配置されている、センサ設備(SEA)と、
データ収集ユニット(DCU)と、
前記センサ設備(SEA)を前記データ収集ユニット(DCU)と電気的に接続する、接続設備(CA)と、
絶縁設備(INS)と、
を備え、
前記センサ設備(SEA)と、前記接続設備(CA)及び/又は前記引下げ導線(DC)の少なくとも一部は、前記絶縁設備(INS)に封入されており、それにより
前記センサ設備(SEA)と前記引下げ導線(DC)との間の、最小絶縁距離(MID)と、
前記絶縁設備(INS)に封入されていない前記引下げ導線(DC)の露出部と、前記絶縁設備(INS)に封入されていない前記接続設備(CA)の露出部と、の間の、最小表面距離(MID)と、
を画定し、
これらの距離に対して、前記絶縁設備(INS)は、前記引下げ導線(DC)と前記センサ設備(SEA)との間の絶縁破壊を有効に防止し、また、前記引下げ導線(DC)の前記露出部と前記接続設備(CA)の前記露出部との間の表面フラッシュオーバーを有効に防止する、
雷測定システム(LMS)。 - 前記絶縁設備(INS)は、前記引下げ導線(DC)と前記センサ設備(SEA)との間の絶縁破壊を有効に防止し、また、前記引下げ導線(DC)の前記露出部と前記接続設備(CA)の前記露出部との間の表面フラッシュオーバーを、最小絶縁破壊電圧及び/又は最小フラッシュオーバー電圧までの電位差に対して防止するために有効であり、前記電位差が、50kV、好ましくは75kV、より好ましくは100kV、更により好ましくは120kV、最も好ましくは140kV、例えば160kV、例えば180kV、例えば200kV、である、
請求項1に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記絶縁設備(INS)は、
請求項1〜3の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記最小絶縁距離(MID)は、前記引下げ導線(DC)と前記センサ設備(SEA)との間の電位差に対して絶縁破壊を防止するために有効であり、前記電位差は、50kVまでの、好ましくは75kVまでの、より好ましくは100kVまでの、更により好ましくは120kVまでの、最も好ましくは140kVまでの、例えば160kVまでの、例えば180kVまでの、例えば200kVまでの電位差である、
請求項1〜4の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記最小表面距離(MSD)は、前記引下げ導線(DC)と前記センサ設備(SEA)との間の電位差に対して表面フラッシュオーバーを防止するために有効であり、前記電位差は、少なくとも50kVまでの、好ましくは75kVまでの、より好ましくは100kVまでの、更により好ましくは120kVまでの、最も好ましくは140kVまでの、例えば160kVまでの、例えば180kVまでの、例えば200kVまでの電位差である、
請求項1〜5の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記センサ設備(SEA)と、前記接続設備(CA)及び/又は前記引下げ導線(DC)の少なくとも一部が、前記絶縁設備(INS)に封入されており、これにより、
前記絶縁設備(INS)に封入されていない前記引下げ導線の露出部と、前記絶縁設備(INS)に封入されていない前記接続設備(CA)の露出部と、の間の最小空気距離(MAD)を、更に画定している、
請求項1〜6の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 最小空気距離(MAD)は、前記引下げ導線(DC)と前記接続設備(CA)との間の電位差に対して空気フラッシュオーバーを防止するために有効であり、前記電位差は、少なくとも50kVまでの、好ましくは75kVまでの、より好ましくは100kVまでの、更により好ましくは120kVまでの、最も好ましくは140kVまでの、例えば160kVまでの、例えば180kVまでの、例えば200kVまでの電位差である、
請求項1〜7の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記最小表面距離(MSD)は、少なくとも30cm、好ましくは少なくとも50cm、より好ましくは少なくとも70cm、更により好ましくは少なくとも80cm、最も好ましくは少なくとも90cm、例えば少なくとも100cm、例えば少なくとも125cm、例えば少なくとも150cm、である、
請求項1〜8の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記最小絶縁距離(MID)は、少なくとも5mm、好ましくは少なくとも8mm、より好ましくは少なくとも10mm、更により好ましくは少なくとも12mm、最も好ましくは少なくとも14mm、例えば少なくとも16mm、例えば少なくとも18mm、例えば少なくとも20mm、である、
請求項1〜9の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 最小空気距離(MAD)は、少なくとも10cm、好ましくは少なくとも15cm、より好ましくは少なくとも20cm、更により好ましくは少なくとも24cm、最も好ましくは少なくとも28cm、例えば少なくとも32cm、例えば少なくとも36cmである、
請求項1〜10の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記絶縁設備(INS)は、保持表面(MS)、例えば、風力タービンブレード(WTB)の表面、に支持され固定され、
前記最小表面距離(MSD)は、保持表面(MS)に平行である、
請求項1〜11の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記絶縁設備(INS)に封入されている前記接続設備(CA)の前記一部と、前記保持表面(MS)との間の距離は、5mmと20cmの間であり、好ましくは5mmと15cmの間であり、より好ましくは5mmと10cmの間であり、最も好ましくは5mmと5cmの間である、
請求項12に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記雷測定システム(LMS)は、前記絶縁設備(INS)により形成されている搭載設備(MOA)を備えている、
請求項1〜13の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記絶縁設備(INS)は、熱硬化性ポリマ、熱可塑性ポリマ、複合材料、又はそれらの任意の組み合わせを備えるリストから選択される絶縁材料から構成されている、
請求項1〜14の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記絶縁設備(INS)は、絶縁材料から構成されており、前記絶縁材料は、少なくとも109Ω・mの抵抗率を有し、例えば少なくとも1010Ω・m、例えば少なくとも1011Ω・m、例えば少なくとも1012Ω・m、例えば少なくとも1013Ω・m、の抵抗率を有する、
請求項1〜15の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記絶縁設備(INS)は、絶縁材料から構成されており、前記絶縁材料は、少なくとも5kV/mm、好ましくは少なくとも8kV/mm、より好ましくは少なくとも10kV/mm、最も好ましくは少なくとも15kV/mm又は少なくとも20kV/mm、の絶縁破壊電界強度を示す、
請求項1〜16の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記絶縁設備(INS)は、絶縁材料から構成されており、前記絶縁材料は、少なくとも100V/mmまでの、好ましくは少なくとも125V/mmまでの、より好ましくは少なくとも150V/mmまでの、最も好ましくは少なくとも175V/mm又は少なくとも200V/mmまでの、電圧の表面フラッシュオーバーを防止するために有効である、
請求項1〜17の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記絶縁設備(INS)は、少なくとも100〜400Hz、好ましくは10〜500Hz、より好ましくは5〜800Hzの範囲内の振動周波数を有し、少なくとも4g、好ましくは少なくとも6g、より好ましくは少なくとも7gまでの最大加速度を有する振動に耐えるように適合されている、
請求項1〜18の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記接続設備(CA)は、内部接続設備絶縁体のような、更なる接続設備絶縁体(FIN)を備えている、
請求項1〜19の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記更なる接続設備絶縁体(FIN)は、前記センサ設備(SEA)から前記データ収集ユニット(DCU)に延伸している、
請求項20に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記絶縁設備(INS)と更なる接続設備絶縁体(FIN)とは、異なる絶縁材料から構成されている、
請求項1〜21の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記センサ設備(SEA)、例えばロゴウスキーコイル(COI)は、内部センサ絶縁体のような更なるセンサ絶縁体(FIN)を備えている、
請求項1〜22の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記絶縁設備(INS)と更なるセンサ絶縁体(FIN)とは、異なる絶縁材料から構成されている、
請求項20〜23の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記雷測定システム(LMS)は、100mHzから5MHz、好ましくは10mHzから8MHz、最も好ましくは1mHzから10MHzの周波数帯域内で測定をするようにされている、
請求項1〜24の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記引下げ導線(DC)は、風力タービンブレード(WTB)の内部表面のような保持表面(MS)に、前記センサ設備(SEA)により固定されている、
請求項1〜25の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記固定は、前記風力タービンの動作中に有効である、
請求項26に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記引下げ導線(DC)は、風力タービンブレード(WTB)の内部表面のような前記保持表面(MS)に、前記保持表面(MS)に沿う前記引下げ導線(DC)の長さの部分に沿って、固定されており、前記部分の長さは、前記保持表面(MS)に沿う前記引下げ導線(DC)の長さの、少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%、より好ましくは少なくとも70%、更により好ましくは少なくとも80%、最も好ましくは少なくとも90%である、
請求項26又は27の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記絶縁設備(INS)は、前記引下げ導線(DC)に対する前記センサ設備(SEA)の位置を、画定して固定する、
請求項1〜28の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記センサ設備(SEA)に対する前記引下げ導線(DC)の前記位置は、少なくとも20mmの精度で固定されており、例えば少なくとも10mm、例えば少なくとも5mm、例えば少なくとも2mm、の精度で固定されている、
請求項29に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記センサ設備(SEA)に対する前記引下げ導線(DC)の前記位置は、前記風力タービンの動作中は固定されている、
請求項29又は30に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記センサ設備(SEA)は、前記引下げ導線(DC)における電流の変化のような電気的パラメータに基づく電気信号を発生するようにされている、
請求項1〜31の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記センサ設備(SEA)は、前記引下げ導線(DC)における電流の変化のような電気的パラメータに基づく電気信号を発生するようにされているコイル(COI)を備えている、
請求項1〜32の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記コイル(COI)は、ロゴウスキーコイル(COI)である、
請求項33に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記ロゴウスキーコイル(COI)は、
多数のコイル巻き線(COW)と、
前記コイル巻き線(COW)内部の戻りループ(RET)と、
を備えている、
請求項34に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記ロゴウスキーコイル(COI)は、磁気化可能な材料を使用していない、前記戻りループ(RET)とは別のコアを有している、
請求項35に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記ロゴウスキーコイル(COI)は、
巻き線部と、
戻りループ(RET)と、
を備え、
前記巻き線部(WIP)は、複数の、後続して電気的に接続されている巻き線(COW)を備え、巻き線(COW)は、例えば、円形又は半円形を形成しており、
前記戻りループ(RET)は、前記巻き線部の1つの端部に接続されており、前記巻き線部のすべての前記巻き線(COW)の内部で、前記巻き線部の反対側の端部に向けて戻っている、
請求項34〜36の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記コイル(COI)は、好ましくはロゴウスキーコイル(COI)であり、前記引下げ導線(DC)の周りの角度方向の空間の、少なくとも50%を取り囲んでおり、例えば少なくとも60%、例えば少なくとも70%、例えば少なくとも80%、例えば少なくとも90%、例えば少なくとも95%、例えば少なくとも98%、を取り囲んでいる、
請求項33〜37の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記コイル(COI)は、好ましくはロゴウスキーコイル(COI)であり、前記引下げ導線(DC)の周りの角度方向の空間の、少なくとも99%を取り囲んでおり、例えば少なくとも99.5%、例えば少なくとも99.8%、例えば少なくとも99.9%、例えば100.0%、を取り囲んでいる、
請求項33〜38の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記データ収集ユニット(DCU)は、EMC筐体に封入されている、
請求項1〜39の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記データ収集ユニット(DCU)は、
前記引下げ導線(DC)における電流の変化のような電気的パラメータに対応する値をサンプリングするための測定及びサンプリングのユニットと、
アナログ−デジタル変換器と、
処理ユニットと、
記憶ユニットと、
を備えている、
請求項1〜40の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記引下げ導線(DC)は、1つの端部においてアースに電気的に接続され、反対側の端部において、例えば受雷器を介して、風力タービンの風力タービンブレード(WTB)に、好ましくは前記風力タービンブレード(WTB)の外部表面に、好ましくは、前記風力タービンブレード(WTB)の先端近くの外部表面の一部に、電気的に接続されている、
請求項1〜41の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記風力タービンは、少なくとも2つのブレードを備え、前記雷測定システム(LMS)は、少なくとも2つのセンサ設備(SEA)を備え、それぞれのセンサ設備(SEA)は、少なくとも2つの別個のブレード(WTB)のそれぞれにおいて、引下げ導線(DC)に接続され、これにより、前記2つのブレード(WTB)における雷電流を測定可能である、
請求項1〜42の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記風力タービンは、3つのブレード(WTB)を備え、前記雷測定システム(LMS)は、3つのセンサ設備(SEA)を備え、それぞれのセンサ設備(SEA)は、それぞれのブレード(WTB)において引下げ導線(DC)に接続され、これにより、前記3つのブレード(WTB)における雷電流を測定可能である、
請求項1〜43の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記センサ設備(SEA)は、風力タービンブレード(WTB)に設置されている、
請求項1〜44の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記データ収集ユニット(DCU)は、風力タービンハブ(WTH)に設置されている、
請求項1〜45の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記データ収集ユニット(DCU)は、風力タービンブレード(WTB)の内部に設置されている、
請求項1〜46の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記データ収集ユニット(DCU)は、風力タービンナセルに設置されている、
請求項1〜47の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記センサ設備(SEA)は、前記引下げ導線(DC)を前記センサ設備の貫通孔を通すことにより、又は、前記引下げ導線(DC)の一部を、例えば約0.5メートル切り取り、前記引下げ導線(DC)の残りの2つの部分を、前記センサ設備(SEA)において予め設置されている導線上に設置することにより、前記引下げ導線(DC)と共に設置されている、
請求項1〜48の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記センサ設備(SEA)は、接続引下げ導線(CDC)を構成するガルバニック要素を封入しており、前記ガルバニック要素は、風力タービンに設置された後に各端部において2つの異なる引下げ導線(DC1、DC2)に接続され、これにより、単一の合成引下げ導線(DC)を形成している、
請求項1〜49の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 前記雷測定システム(LMS)は、風力タービンに設置されている、
請求項1〜50の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)。 - 請求項1〜51の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)を備えている、
風力タービン。 - 少なくとも1つの風力タービン、特に、沖合風力タービンを備えている風力発電所であって、前記少なくとも1つの風力タービンは、請求項1〜52の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)を備えている、
風力発電所。 - 前記風力発電所は、中央データ収集システムを備えており、中央データ収集システムは、前記少なくとも1つの風力タービンの前記雷測定システム(LMS)に接続され、これにより、前記雷測定システム(LMS)からのデータ受信を可能にする、
請求項53に記載の風力発電所。 - 請求項1〜52の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)を、風力タービンに設置する方法であって、
前記雷測定システム(LMS)は、
前記センサ設備(SEA)と共に設置されている接続引下げ導線(CDC)を構成するガルバニック要素を備え、
前記方法は、
それぞれが、前記引下げ導線(DC)を切断することより形成される切断端部を有する、2つの異なる引下げ導線(DC1、DC2)を形成するために、前記引下げ導線(DC)を切断するステップと、
前記2つの異なる引下げ導線(DC1、DC2)の前記切断端部のそれぞれを、前記接続引下げ導線(CDC)の反対側の端部に接続し、これにより、単一の合成引下げ導線(DC)を形成するステップと、
を備えている、
方法。 - 請求項1〜52の何れか1項に記載の雷測定システム(LMS)を、風力タービンに設置する方法であって、
前記方法は、
前記センサ設備(SEA)と前記絶縁設備(INS)を、前記風力タービンに設置するステップと、
前記引下げ導線(DC)を、前記センサ設備(SEA)の貫通孔に通すステップと、
前記データ収集ユニット(DCU)を、前記接続設備(CA)を使用して、前記センサ設備(SEA)と接続するステップと、
を備えている、方法。
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