JP5846806B2 - 風車羽根の引下げ導線のための測定システム - Google Patents

Description

本発明は、風車羽根の引下げ導線（down conductor）のための測定システム、及び、引下げ導線のための測定システムを備えた羽根及び風車に関する。特に、本発明は、引下げ導線の電気抵抗の測定に関する。

風車には、通常、落雷によって発生された大きな電流を、風車の構成要素を損傷することなく大地へ伝導することができるようにするための落雷保護システムが装備されている。

最も落雷に曝される部分は、羽根である。従って、羽根には、１つ以上の内部引下げ導線が装備されている。各引下げ導線は、羽根の外面に配置された１つ以上の受雷体に接続されている。

引下げ導線の適切な機能を保証するために、電気抵抗を知る必要がある。国際規格によれば、据え付けられた各引下げ導線の電気抵抗の登録が義務づけられている。

羽根の引下げ導線の電気抵抗は、通常、外側先端受雷体から羽根の下側部分へ測定される。測定は、オーム計又は公知の電流及び検出ユニットを用いて行われる。時には、測定結果が、赤色灯又は緑色灯又はアラーム音又はベルによって示される。先端受雷体へのアクセスは、特に既に据え付けられた羽根の場合には困難である恐れがある。

本発明の課題は、風車羽根の引下げ導線の電気抵抗の測定を改良することである。

前記課題は、本発明によれば、請求項１，１０，１１及び１２の特徴によってそれぞれ解決される。発明の有利な変更及び／又は詳細は、従属請求項に開示されている。

１つの態様において、発明は、第１の端部において引下げ導線に直列に接続された測定ケーブルを備えた、風車羽根の引下げ導線のための測定システムに関する。測定ケーブルの第２の端部は、羽根の下側ベース部分における電気抵抗の測定のためにアクセス可能である。この構成は容易な測定を許容する。なぜならば、両方の測定接点が羽根のベースに配置されているからである。ケーブルという用語は、その他の適切な導体も含んでいる。

測定ケーブルの第１の端部は、羽根の上側部分において引下げ導線に接続されていてよい。第１の端部が羽根の上部若しくは先端において引下げ導線に接続されている場合、引下げ導線全体を測定することができる。第１の端部が例えば羽根の中間部において引下げ導線に接続されている場合、引下げ導線の半分を測定することができる。

引下げ導線及び測定ケーブルは、受雷装置を介して接続されていてよい。雷電流が実際に伝達しているときの電気抵抗を測定することができる。受雷装置は、測定ケーブルの容易な据え付けも許容する。なぜならば、引下げ導線のために既に固定箇所が存在するからである。

受雷装置は、アルミニウム、黄銅、ステンレス鋼、及び／又はこれらに関連する合金及び／又はカーボンのグループの導電性材料から成る。材料又は材料の組合せを、羽根又は風車の価格、重量又は設置場所に応じて選択することができる。

引下げ導線及び測定ケーブルは、交換可能な受雷体を収容した受雷装置の受容ブロックを介して接続されていてよい。発明は、落雷後の交換労力が小さいので、広く使用されているこの受雷体タイプにおいて使用することもできる。

引下げ導線のための測定システムは、２つ以上の測定ケーブルを有していてよく、これらの測定ケーブルはそれぞれ、引下げ導線に接続された複数の受雷装置のうちの１つに接続されている。これは、受雷装置からの雷電流のそれぞれの可能な形式の正確な測定を許容する。

補償されたブリッジ測定のために、２つ以上の測定ケーブルが提供されていてよい。２つ以上の測定ケーブルを有することにより、様々なブリッジ測定の組合せが許容される。ブリッジ測定は、より正確であることができ、かつ／又は温度ドリフト又は供給ライン抵抗を補償することができる。

シングル測定ケーブルは、１つ以上のマルチコア又はフラットリボンケーブルであってよい。これらのケーブルは、据付けの間により容易に取り扱うことができる。

１つ又は複数の測定ケーブル及び／又は１つ又は複数の引下げ導線の第２の端部は、羽根のベース部分に配置された末端ブロックに接続されていてよく、１つ又は複数の測定ケーブルの第２の端部は、末端ブロックに取外し可能に接続されている。末端ブロックに接続されているが、測定ケーブルは、規定された電気状態にあり、不意の短絡を回避することができる。測定ケーブル及び引下げ導線は、１つの末端ブロックを共有することもできるし、２つ以上の末端ブロックを使用することもできる。例えば、測定ケーブル用の１つの末端ブロックと、１つ又は複数の引下げ導線用の１つの末端ブロックとを使用することができる。

第２の態様において、発明は、引下げ導線と、上述のような引下げ導線のための測定システムとを含む風車のための羽根に関する。１つ以上の羽根が、交換部品として製造及び／又は設置される場合、据え付けられた１つ又は複数の測定システムを有することが有利である。

別の態様において、発明は、上述のような１つ以上の羽根を有する風車に関する。完成した風車のために、１つ又は複数の羽根に据え付けられた１つ又は複数の測定システムを有することが有利である。

別の態様において、発明は、測定ケーブルの第２の端部に電気抵抗測定装置を接続するステップと、引下げ導線の電気抵抗を測定するステップとを有する、上述のような羽根の引下げ導線の電気抵抗を測定する方法に関する。

この方法は、オーム計等の電気抵抗測定装置が羽根のベース部分に接続される必要がありかつ単に羽根のベース部分において使用することができるので、引下げ導線の電気抵抗の容易な測定を許容する。

引下げ導線及び測定ケーブルの組み合わされた電気抵抗が測定されてよく、引下げ導線の電気抵抗は、測定された組み合わされた電気抵抗から計算されてよい。組み合わされた電気抵抗が、測定されることができるか又は測定されるべきでありさえすれば、組み合わされた電気抵抗から、引下げ導線の電気抵抗が、例えば測定ケーブルの公知の電気抵抗を用いて、計算することができる。

測定ケーブルのうちの２つは、補償されたブリッジ測定（compensated bridge measurement）のために利用されてよい。２つ以上の測定ケーブルを有することにより、様々なブリッジ測定の組合せが許容される。ブリッジ測定は、より正確であることができ、かつ／又は温度ドリフト又は供給ライン抵抗を補償することができる。

添付の図面は、実施の形態のさらなる理解を提供するために添付されている。その他の実施の形態、及び意図した利点のうちの多くは、以下の詳細な説明を参照することによってさらによく理解されたときに、容易に認められるであろう。図面の構成要素は、必ずしも、互いに対して実寸ではない。同じ符号は、対応する同じ部材を示している。

風車の公知の羽根の概略図である。 本発明による引下げ導線のための測定システムを備えた羽根の先端の概略図である。 本発明による引下げ導線のための測定システムを備えた羽根のベース部分の概略図である。 本発明による引下げ導線のための測定システムを備えた羽根の概略図である。

以下の詳細な説明において、明細書の一部を構成しかつ本発明が実施される特定の実施の形態が例示的に示されている添付の図面が参照される。これに関して、方向を表す用語、例えば「上」又は「下」等は、説明される図面の向きに関連して使用されている。実施の形態の構成要素は多くの異なる向きで配置することができるので、方向を表す用語は、例示のために使用されているのであり、それに限定するものではない。本発明の範囲から逸脱することなくその他の実施の形態が用いられてもよいし、構造的又は論理的な変更がなされてもよいことが理解されるであろう。従って、以下の詳細な説明は、限定する意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、添付の請求項によって規定されている。

図１は、風車のための慣用の羽根１を示している。風車は、通常、回転する羽根ハブに取り付けられた１つから３つまでの羽根１を有している。羽根ハブは、タワーの上部に取り付けられた主軸を中心にして回転する。通常、ナセルは、主軸と、発電機等の電気系統を包囲している。

羽根１は、羽根１の上部先端若しくは上部３から下側のベース部４まで達する、内部の引下げ導線２を有している。引下げ導線２は、通常、ケーブル又はバーの形態の、金属から形成された導体である。引下げ導線２の直径は、ほとんどの用途において、５０平方ミリメートル以上である。

複数の受雷体ブロック５が、引下げ導線２に接続されている。受雷体ブロック５は、引下げ導線２の長さにわたって分配されており、受雷体ブロック５の数は、羽根１の長さに依存する。受雷体ブロック５は、引下げ導線２に直接取り付けることもできるし、引下げ導線２の一部でもある短いスタブ２ａを介して取り付けることもできる。

受雷体ブロック５は、例えばアルミニウム等の導電性材料から成る。受雷体ブロック５は、２つの開口を有していて、これらの開口に受雷装置が結合されている。羽根１の２つの側面のそれぞれに対して１つの受雷体が設けられている。受雷体ブロック５と受雷体との組合せも、しばしば受雷装置と呼ばれる。

引下げ導線２の下端部は、羽根１の引下げ導線と、風車の落雷保護システムの後続の別の部分との間の結合箇所である末端ブロック６に結合されている。

図２は、羽根１の上側部分３をより詳細に示している。２つの受雷体７が受雷体ブロック５に配置されている。図示のように、羽根１のそれぞれの側面に対して１つの受雷体７が設けられている。引下げ導線２は、ボルト８及びワッシャ９を用いて受雷体ブロック５に結合されている。取外し可能な又は固定されたその他の結合を使用することもできる。

羽根１には、引下げ導線２のための測定システム１０が装備されている。測定システム１０は、引下げ導線２に結合された第１の端部１１ａを有する測定ケーブル１１を有している。第１の端部１１ａは、択一的に、導電性の受雷体ブロック５に結合されていてもよく、この受雷体ブロック５自体は引下げ導線２に関連している。従って、測定ケーブル１１の第１の端部１１ａは、引下げ導線２に直接に又は間接的に結合されている。

測定ケーブル１１は、好適には、絶縁されたケーブルである。

図３は、羽根１のベース部分３を示している。末端ブロック６には、引下げ導線２と、測定ケーブル１１の第２の端部１１ｂとが結合されている。第２の端部１１ｂは、末端ブロック６に取外し可能に結合されており、測定プロセスのために測定ケーブル１１を解放させるようになっている。

測定ケーブル１１の数は、受雷体ブロック５の数に依存する。測定方法に応じて、各受雷体ブロック５に対して１つ又は２つの測定ケーブル１１が設けられている。単純な抵抗測定のためには、１つのケーブルで十分であるが、補償されたブリッジ測定のためには、２つのケーブルを設けることができる。

図４は、測定システム１０を備えた完成した羽根１を示している。理解しやすくするために、２つの受雷体ブロック５だけが示されている。各受雷体ブロック５は、末端ブロック６において終わった引下げ導線２に結合されている。各受雷体ブロック５は、さらに、測定ケーブル１１の第１の端部１１ａに結合されている。測定ケーブル１１の第２の端部１１ｂは、末端ブロック６に取外し可能に結合されている。

最上部の受雷体ブロック５に結合された測定ケーブル１１の第２の端部１１ｂは、引下げ導線２の電気抵抗の測定のために、末端ブロックから取り外される。オーム計等の電気抵抗測定装置１２は、測定のために、測定ケーブル１１の第２の端部１１ｂと、引下げ導線２の下端又は末端ブロック６とに接続される。

引下げ導線２と、測定ケーブル１１とは、直列に接続されるので、引下げ導線２の電気抵抗の容易な測定が可能である。相互作用は、羽根１のベース部４においてのみ必要とされる。

羽根１の中間部における受雷体ブロック５からの電気経路の電気抵抗も、他の測定ケーブルが末端ブロック６から取り外されてオーム計１２に接続された場合、測定することができる。この場合、引下げ導線２の一部が測定される。

引下げ導線という用語を明らかにするために、以下の説明が参照される。引下げ導線という用語は、上記では、最も上部の受雷体ブロック５から末端ブロック６までの導体の全長に対して使用される。引下げ導線の一部という用語は、中間部に設けられた受雷体ブロック５（又はあらゆるその他の受雷体ブロック）から末端ブロック６までの導体の部分的な長さに対して使用される。しかしながら、引下げ導線２の部分的長さを「引下げ導線」として意味することもできる。中間部の受雷体ブロック５又はその受雷体ブロック５において誘発される電流に関してみれば、引下げ導線の一部は、完全な引下げ導線である。

様々な異なる測定方法を採用することができる。１つの方法は、図４に示されており、この場合、引下げ導線２の直列接続の電気抵抗が直接測定される。測定ケーブル１１の（既知の）電気抵抗値によって測定結果を修正することが必要な場合もある。

３つ以上のケーブルが設けられている場合、補償されたブリッジ測定も可能である。つまり、２つの測定ケーブル１１が各受雷体ブロック５に接続されているか、又はそれぞれ異なる受雷体ブロック５からの２つ以上の測定ケーブル１１が使用される。

１ 羽根、 ２ 引下げ導線、 ２ａ スタブ、 ３ 上部、 ４ ベース部、 ５ 受雷体ブロック、 ６ 末端ブロック、 ７ 受雷体、 ８ ボルト、 ９ ワッシャ、 １０ 測定システム、 １１ 測定ケーブル、 １１ａ 第１の端部、 １１ｂ 第２の端部、 １２ オーム計

Claims (14)

1. 風車の羽根（１）の引下げ導線（２）のための測定システムにおいて、
   前記引下げ導線（２）に直列に接続された第１の端部（１１ａ）と、前記羽根（１）の下側ベース部分（４）において、前記引下げ導線（２）の電気抵抗を測定するためにアクセス可能である第２の端部（１１ｂ）と、を有する測定ケーブル（１１）を備えることを特徴とする、風車の羽根の引下げ導線のための測定システム。
2. 前記測定ケーブル（１１）の第１の端部（１１ａ）が、羽根（１）の上側部分（３）において引下げ導線（２）に接続されている、請求項１記載の引下げ導線（２）のための測定システム。
3. 引下げ導線（２）と、測定ケーブル（１１）とが、受雷装置（５，７）を介して接続されている、請求項１又は２記載の引下げ導線（２）のための測定システム。
4. 前記受雷装置（５，７）が、アルミニウム、黄銅、ステンレス鋼、及び／又はこれらに関連する合金及び／又はカーボンのグループの導電性材料から成る、請求項３記載の引下げ導線（２）のための測定システム。
5. 引下げ導線（２）と、測定ケーブル（１１）とが、交換可能な受雷体（７）を収容した前記受雷装置の受雷体ブロック（５）を介して接続されている、請求項３又は４記載の引下げ導線（２）のための測定システム。
6. 引下げ導線（２）に接続された複数の受雷装置（５）のうちの１つにそれぞれ接続された２つ以上の測定ケーブル（１１）が設けられている、請求項３から５までのいずれか１項記載の引下げ導線（２）のための測定システム。
7. 測定ケーブル（１１）のうちの２つが、補償されたブリッジ測定のために設けられている、請求項６記載の引下げ導線（２）のための測定システム。
8. シングル測定ケーブル（１１）が、１つ又は２つ以上のマルチコアケーブルの部分である、請求項６又は７記載の引下げ導線（２）のための測定システム。
9. １つ又は複数の測定ケーブル（１１）及び／又は１つ又は複数の引下げ導線（２）の、第２の端部（１１ｂ）が、羽根（１）のベース部分（４）に配置された末端ブロック（６）に接続されており、１つ又は複数の測定ケーブル（１１）の第２の端部（１１ｂ）が、末端ブロック（６）に取外し可能に接続されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の引下げ導線（２）のための測定システム。
10. 引下げ導線（２）と、請求項１から９までのいずれか１項記載の引下げ導線（２）のための測定システム（１０）とが設けられていることを特徴とする、風車の羽根。
11. 請求項１０記載の、１つ又は２つ以上の羽根（１）が設けられていることを特徴とする風車。
12. 請求項１０記載の羽根（１）の引下げ導線（２）の電気抵抗を測定する方法において、
    電気抵抗測定装置（１２）を測定ケーブル（１１）の第２の端部（１１ｂ）に接続するステップと、
    引下げ導線（２）の電気抵抗を測定するステップと、を含むことを特徴とする、請求項１０記載の羽根（１）の引下げ導線（２）の電気抵抗を測定する方法。
13. 引下げ導線（２）と、測定ケーブル（１１）との組み合わされた電気抵抗が測定され、引下げ導線（２）の電気抵抗が、測定された組み合わされた電気抵抗から計算される、請求項１２記載の測定する方法。
14. 測定ケーブル（１１）のうちの２つが、補償されるブリッジ測定のために利用される、請求項１２又は１３記載の測定する方法。

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