WO2011048203A1 - Vorrichtung zur blitzstrommessung in turm einer windenergieanlage - Google Patents

Vorrichtung zur blitzstrommessung in turm einer windenergieanlage Download PDF

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WO2011048203A1
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wind turbine
measuring points
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Martin Wetter
Carsten Wagener
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Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg
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    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines

Definitions

  • the invention relates to a device for measuring the lightning current in an elongate, electrically conductive hollow body, having at least two measuring points and a measuring system for detecting the lightning current.
  • Efficiency is a significant cost factor in the operation of a wind turbine, since often require the maintenance of a standstill of the wind turbine.
  • the maintenance of the numerically increasing offshore wind turbines is associated with particular effort, since, for example, helicopters and / or ships are needed for maintenance.
  • the invention is therefore based on the object in a particularly simple and cost-effective manner, the lightning load, so for example, the number of lightning strikes, a plant, in particular a wind turbine, to detect maintenance cycles of the wind turbine to the actual
  • the object is achieved by a device for measuring lightning current in an elongated, electrically
  • the conductive hollow body having at least two measuring points and a measuring system for detecting the lightning current, wherein the measuring points in the longitudinal extent of the hollow body are arranged spaced from each other, the measuring points are electrically conductively connected to the inside of the hollow body, and the measuring system is electrically connected to the measuring points.
  • Wind turbine specified with the flowing in a particularly simple and cost-effective manner in a lightning strike in the elongated, electrically conductive hollow body
  • At least two measuring points can be used.
  • the measuring system for example, with a transient recorder, in a particularly simple manner that in a lightning strike in the elongated, electrically
  • the device according to the invention thus makes it possible in addition to a measurement of the amplitude of the lightning current, for example, the measurement of frequencies of lightning current over time and / or
  • the measuring system at any point on the elongated, electrically conductive hollow body
  • the measuring system is preferred
  • the measuring points arranged in the elongated, electrically conductive hollow body.
  • Such an arrangement is advantageous because in the case of lightning the interior, so the interior of the elongated, electrically conductive hollow body is free of magnetic fields that can interfere with the measuring system. Also, by an arrangement of the measuring system inside the
  • the measuring points may be any measuring points known from the prior art, for example electrodes which are soldered, glued or screwed to the inside of the hollow body.
  • the measuring points may be any measuring points known from the prior art, for example electrodes which are soldered, glued or screwed to the inside of the hollow body.
  • the device according to the invention for measuring the lightning current can be adapted in a very flexible manner to a multiplicity of elongated, electrically conductive hollow bodies.
  • the elongated, electrically conductive hollow body may, for example, as a pipe or a tower of a
  • Wind turbine to be executed. Furthermore, it is preferred that by the measuring system, the amplitude, the slope
  • the distance between the measuring points should preferably be selected such that the hollow body has a resistance value in the order of 10 to 100 ⁇ between the measuring points. According to another preferred
  • the measuring system comprises one of the measuring points.
  • one of the measuring points is arranged in the measuring system, preferably within the measuring system. This can be done
  • the measuring system can be calibrated.
  • the inventive device for for example, the inventive device for
  • the measuring system is a device for four-wire measurement
  • Hollow body has a very low resistance value, ie a very low measuring resistance or coaxial shunt between the measuring points.
  • the measuring system can have any input and / or output devices for controlling and / or visualizing the lightning current measurement, such as a
  • the measuring system has an interface for data exchange.
  • measurement data can be displayed and / or visualized in a simple manner, for example, in a control center of a wind turbine park.
  • the measuring system can be arbitrary
  • the measuring system as
  • Transient measuring system is executed.
  • the elongated electrically conductive hollow body may be any known in the art
  • the hollow body for example as a cylinder of an electrically conductive material, such as metal.
  • the hollow body is designed as a tower of a wind turbine.
  • Wind turbine of the actual lightning load, so the lightning strikes, can be adjusted. Furthermore, it is preferred that the device according to the invention for
  • the object of the invention is further achieved by a method for measuring the lightning current in an oblong,
  • electrically conductive hollow body comprising the step:
  • the inventive method thus allows the measurement of a lightning current in a particularly simple manner
  • the elongated, electrically conductive hollow body is a measuring resistor, in particular a coaxial shunt, which is used according to the invention in a lightning strike in the electrically conductive hollow body for measuring the current flowing through the electrically conductive hollow body lightning current. Since the lightning current through the measuring point, which is arranged on the inside of the hollow body, is measured, the inventive method allows a very flexible arrangement and adaptation to a plurality of elongated, electrically conductive hollow bodies, such as
  • the method according to the invention comprises the step of measuring the resistance between the measuring points. It is particularly preferred that the measurement of the resistance is carried out by means of four-wire measurement.
  • Embodiment is particularly advantageous if the resistance between the measuring points, that is formed by the elongated, electrically conductive hollow body
  • the method according to the invention has the step: transmitting the measured lightning current via an interface.
  • the measured lightning current for example, in a
  • Operations center of a wind turbine park can be visualized and / or analyzed.
  • the amplitude, the slope and / or the charge of the lightning current by the operator of the wind turbine park can be visualized and / or analyzed.
  • the amplitude, the slope and / or the charge of the lightning current by the operator of the wind turbine park can be visualized and / or analyzed.
  • Wind energy plant can be planned and implemented cost-effectively.
  • the hollow body can be any hollow body known from the prior art. However, it is particularly preferred that the hollow body is a tower of a
  • Wind turbine is.
  • the method according to the invention allows a particularly simple measurement of the lightning current, thus thus of lightning strikes in the wind turbine.
  • Fig. 1 is a wind turbine and a section of the
  • Fig. 2 shows a detail of the wind turbine according to a further preferred embodiment of the
  • Fig. 3 shows a detail of the wind turbine according to a further preferred embodiment of the
  • Fig. 1 shows a wind turbine 1 and a section of the wind turbine 1 with an inventive
  • the device according to the invention for measuring the lightning current has two measuring points 2, which in the present case are designed as measuring electrodes.
  • the measuring points 2 are electrically conductive with the inside of an elongated, electrically conductive
  • Hollow body 3 which in the present case as a tower of
  • Wind turbine 1 is executed, connected.
  • the tower of the wind turbine 1 is designed here as a steel tower, wherein the steel tower is hollow inside, thus representing the elongated, electrically conductive hollow body 3.
  • the measuring points 2 are arranged at a distance from one another in the longitudinal extent of the hollow body 3. For example, the measuring points 2 with the
  • Lightning current measurement on a measuring system 4 for measuring the lightning current the measuring system 4 is electrically connected to the measuring points 2, for example via cable. Characterized in that, as shown in Fig. 1, the measuring system 4 in the
  • the measuring system 4 in the case of lightning, so for example in the event of a lightning strike in the wind turbine 1, unaffected by influence from the lightning strike
  • measuring points 2 in the longitudinal extent of the hollow body 3 are spaced from each other, preferably in
  • Range of 0.5 to 5 meters distance is a part of the elongated electrically conductive hollow body 3, in this case the steel tower of the wind turbine 1, a measuring resistor, in particular a coaxial shunt.
  • Lightning current measurement can be performed by a resistance measurement between the two measuring points 2, wherein due to the expected low resistance values of the portion of the elongated, electrically conductive hollow body 3 a
  • the measured values of the measuring system 4 so for example, the lightning current, the amplitude, transconductance and / or charge of
  • Lightning current for a visualization and / or analysis in real time via an interface, not shown, of the measuring system 4, for example, to a control center of a
  • Wind turbine parks are transmitted.
  • the measuring system 4 comprises one of the measuring points 2, that is to say one of the measuring points 2 is arranged in the measuring system 4.
  • the measuring system 4 can be designed as a transient measuring system.
  • the device according to the invention for measuring the lightning current or the method according to the invention for measuring the lightning current thus makes it possible to measure a particularly simple manner
  • Hollow body 3 so for example in a tower of a
  • Wind turbine 1 without consuming electronics in the wind turbine 1 is provided because it was surprisingly found according to the invention that a section of the tower of the wind turbine 1 as a coaxial shunt for measuring the lightning current, thus thus detecting a resulting from the lightning current flash event, in particular a lightning strike in the wind turbine 1, is usable.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Blitzstrommessung in einem länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörper (3), mit wenigstens zwei Messpunkten (2) und einem Messsystem (4) zur Erfassung des Blitzstroms, wobei die Messpunkte (2) in Längserstreckung des Hohlkörpers (3) beabstandet voneinander angeordnet sind, die Messpunkte (2) elektrisch leitend mit der Innenseite des Hohlkörpers (3) verbunden sind, und das Messsystem (4) mit den Messpunkten (2) elektrisch leitend verbunden ist. Erfindungsgemäß wird dabei eine Vorrichtung zur Blitzstrommessung in einem länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörper (3), wie beispielsweise in einem Turm einer Windenergieanlage (1), angegeben, mit dem in besonders einfacher und kostengünstiger Weise der bei einem Blitzeinschlag in den länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörper (3) fließende Blitzstrom messbar ist.

Description

VORRICHTUNG ZUR BLITZSTROM MESSUNG IN TURM EINER WINDENERGIEANLAGE
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Blitzstrommessung in einem länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörper, mit wenigstens zwei Messpunkten und einem Messsystem zur Erfassung des Blitzstroms.
Vorrichtungen zur Blitzstrommessung spielen in vielen
Anwendungsgebieten eine überragende Rolle, wie beispielsweise im Bereich der Windenergieanlagen, die aufgrund ihrer großen Höhe besonders stark von Blitzeinwirkungen, beispielsweise Blitzeinschlägen, betroffen sind. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Blitzschutzsysteme für Windenergieanlagen und Maßnahmen zur Sicherstellung der elektromagnetischen
Verträglichkeit derartiger Blitzschutzsysteme bekannt. Obwohl Windenergieanlagen vielfach umfangreiche Blitzschutzsysteme aufweisen, führt die durch Blitzeinschlag entstehende
Belastung einer Windenergieanlage vielfach zu aufwendigen Wartungsarbeiten. Bei Wartungsarbeiten müssen die durch
Blitzeinschläge besonders belasteten Elemente der
Windenergieanlage kontrolliert und gegebenenfalls ausgetauscht werden .
Wartungsarbeiten stellen jedoch hinsichtlich der
Wirtschaftlichkeit einen wesentlichen Kostenfaktor im Betrieb einer Windenergieanlage dar, da vielfach die Wartungsarbeiten einen Stillstand der Windenergieanlage bedingen. Insbesondere die Wartung von den zahlenmäßig stark zunehmenden Offshore- Windenergieanlagen ist mit besonderem Aufwand verbunden, da beispielsweise Hubschrauber und/oder Schiffe für die Wartung benötigt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in besonders einfacher und kostengünstiger Weise die Blitzbelastung, also beispielsweise die Anzahl der Blitzeinschläge, einer Anlage, insbesondere einer Windenergieanlage, zu erfassen, um Wartungszyklen der Windenergieanlage an die tatsächliche
Blitzbelastung der Windenergieanlage anpassen zu können.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die
Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .
Demnach erfolgt die Lösung der Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Blitzstrommessung in einem länglichen, elektrisch
leitfähigen Hohlkörper, mit wenigstens zwei Messpunkten und einem Messsystem zur Erfassung des Blitzstroms, wobei die Messpunkte in Längserstreckung des Hohlkörpers beabstandet voneinander angeordnet sind, die Messpunkte elektrisch leitend mit der Innenseite des Hohlkörpers verbunden sind, und das Messsystem mit den Messpunkten elektrisch leitend verbunden ist .
Erfindungsgemäß wird dabei eine Vorrichtung zur
Blitzstrommessung in einem länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörper, wie beispielsweise in einem Turm einer
Windenergieanlage, angegeben, mit dem in besonders einfacher und kostengünstiger Weise der bei einem Blitzeinschlag in den länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörper fließende
Blitzstrom messbar ist. Überraschenderweise wurde gefunden, dass der längliche, elektrisch leitfähige Hohlkörper als Koaxial-Shunt , also als Messwiderstand, zwischen den
wenigstens zwei Messpunkten verwendbar ist. Somit lässt sich gemäß der Erfindung mit dem Messsystem, beispielsweise mit einem Transientenrekorder, in besonders einfacher Weise der bei einem Blitzeinschlag in dem länglichen, elektrisch
leitfähigen Hohlkörper zwischen den wenigstens zwei
Messpunkten fließende Blitzstrom messen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht damit neben einer Messung der Amplitude des Blitzstroms beispielsweise auch die Messung von Häufigkeiten des Blitzstroms über die Zeit und/oder die
Messung des Blitzstroms in „Echtzeit", als zum Zeitpunkt des Einschlags eines Blitzes in den länglichen, elektrisch
leitfähigen Hohlkörper.
Grundsätzlich kann das Messsystem an einer beliebigen Stelle an dem länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörper
angeordnet sein. Bevorzugt ist das Messsystem jedoch,
ebenfalls wie die Messpunkte, in dem länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörper angeordnet. Eine derartige Anordnung ist vorteilig, da im Falle von Blitzeinwirkungen das Innere, also der Innenraum, des länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörpers frei von magnetischen Feldern ist, die sich störend auf das Messsystem auswirken können. Ebenfalls sind durch eine Anordnung des Messsystems im Inneren des
Hohlkörpers das Messsystem und/oder die Messpunkte vor
externen Einwirkungen, wie Wärme, Kälte und/oder Salznebel, geschützt .
Dadurch, dass der längliche, elektrisch leitfähige Hohlkörper nur an der Innenseite des Hohlkörpers mit den Messpunkten verbunden ist, sind keine Durchbrüche oder Bohrungen in dem länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörper notwendig, so dass die Stabilität des länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörpers durch einen derartigen Durchbruch oder Bohrung nicht negativ beeinflusst ist.
Das Messsystem kann als ein beliebiges aus dem Stand der
Technik bekanntes Messsystem ausgeführt sein, beispielsweise in IP20-Bauweise vorgesehen sein und/oder Blitzstrommessungen von +/- 400 kA in einem Frequenzbereich von 0,2 MHz bis 10 MHz bei Temperaturen von -30 °C bis +70 °C ermöglichen. Ebenfalls können die Messpunkte beliebige aus dem Stand der Technik bekannte Messpunkte sein, also beispielsweise Elektroden, die an die Innenseite des Hohlkörpers gelötet, geklebt oder geschraubt sind. Ganz besonders bevorzugt weist die
Vorrichtung zwei Messpunkte auf. Dadurch, dass die Distanz der Messpunkte in Längserstreckung des Hohlkörpers voneinander variierbar ist, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Blitzstrommessung in sehr flexibler Weise an eine Vielzahl länglicher, elektrisch leitfähiger Hohlkörper angepasst werden. Der längliche, elektrisch leitfähige Hohlkörper kann beispielsweise als ein Rohr oder ein Turm einer
Windenergieanlage ausgeführt sein. Weiterhin ist bevorzugt, dass durch das Messsystem die Amplitude, die Steilheit
und/oder die Ladung des Blitzstroms messbar ist.
Grundsätzlich können die Messpunkte in einem beliebigen
Abstand voneinander beabstandet in Längserstreckung des
Hohlkörpers angeordnet sein. Der Abstand der Messpunkte sollte vorzugsweise so gewählt werden, dass der Hohlkörper zwischen den Messpunkten einen Widerstandswert in der Größenordnung 10 bis 100 μΩ besitzt. Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Messpunkte im Bereich von 0,5 bis 5 Meter beabstandet
voneinander angeordnet sind.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Messsystem einen der Messpunkte umfasst. Mit anderen Worten ist also bevorzugt, dass einer der Messpunkte in dem Messsystem, vorzugsweise innerhalb des Messsystems, angeordnet ist. Dadurch lässt sich das
Messsystem, ebenso wie der Messpunkt, an der Innenseite des Hohlkörpers, also innerhalb des Hohlkörpers, anordnen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Messsystem kalibrierbar ist.
Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Blitzstrommessung gemäß dieser Ausgestaltung einmalig oder periodisch kalibriert werden. Weiterhin ist bevorzugt, dass das Messsystem eine Einrichtung zur Vierleitermessung
aufweist. Die Vierleitermessung ist insbesondere dann
vorteilhaft, wenn der längliche, elektrisch leitfähige
Hohlkörper einen sehr geringen Widerstandswert, also einen sehr geringen Messwiderstand bzw. Koaxial-Shunt zwischen den Messpunkten aufweist.
Grundsätzlich kann das Messsystem beliebige Ein- und/oder Ausgabeeinrichtungen zur Steuerung und/oder Visualisierung der Blitzstrommessung aufweisen, wie beispielsweise eine
Digitalanzeige oder ein Display. Gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung ist jedoch bevorzugt, dass das Messsystem eine Schnittstelle zum Datenaustausch aufweist. Somit können Messdaten in einfacher Weise beispielsweise in einer Betriebsleitzentrale eines Windenergieanlagenparks dargestellt und/oder visualisiert werden.
Wie bereits ausgeführt, kann das Messsystem beliebig
ausgestaltet sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist jedoch bevorzugt, dass das Messsystem als
Transientenmesssystem ausgeführt ist. Eine derartige
Ausgestaltung ermöglicht die Erkennung von transienten
Vorgängen des Blitzstroms, also beispielsweise schneller elektrischer Transienten (bursts) und Impulspakete (impulse packets) des Blitzstroms.
Ebenfalls kann der längliche, elektrisch leitfähige Hohlkörper als ein beliebiger aus dem Stand der Technik bekannter
Hohlkörper ausgeführt sein, beispielsweise als ein Zylinder aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie beispielsweise Metall. Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der Hohlkörper als Turm einer Windenergieanlage ausgeführt ist. Somit erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine besonders einfache und kostengünstige Messung eines in dem Turm der Windenergieanlage fließenden Blitzstroms, so dass die Wartungszyklen der
Windenergieanlage der tatsächlichen Blitzbelastung, also den Blitzeinschlägen, angepasst werden können. Weiterhin ist bevorzugt, die erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Blitzstrommessung in einer Windenergieanlage zu verwenden.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Blitzstrommessung in einem länglichen,
elektrisch leitfähigen Hohlkörper, umfassend den Schritt:
Messen des Blitzstroms zwischen wenigstens zwei Messpunkten, wobei die Messpunkte in Längserstreckung des Hohlkörpers beabstandet voneinander angeordnet sind und die Messpunkte elektrisch leitend mit der Innenseite des Hohlkörpers
verbunden sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit in besonders einfacher Weise die Messung eines Blitzstroms in einem
länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörper, welcher vorzugsweise als Turm einer Windenergieanlage ausgeführt ist. Dadurch, dass die wenigstens zwei Messpunkte in
Längserstreckung des Hohlkörpers beabstandet voneinander angeordnet sind, stellt der längliche, elektrisch leitfähige Hohlkörper einen Messwiderstand, insbesondere einen Koaxial- Shunt, dar, der erfindungsgemäß bei einem Blitzeinschlag in den elektrisch leitfähigen Hohlkörper zur Messung des durch den elektrisch leitfähigen Hohlkörper fließenden Blitzstroms verwendbar ist. Da der Blitzstrom durch den Messpunkt, der an der Innenseite des Hohlkörpers angeordnet ist, gemessen wird, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine sehr flexible Anordnung und Anpassung an eine Vielzahl von länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörpern, wie beispielsweise
metallische Rohre. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt: Messen des Widerstands zwischen den Messpunkten umfasst. Ganz besonders ist bevorzugt, dass das Messen des Widerstands mittels Vierleitermessung erfolgt. Eine derartige
Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Widerstand zwischen den Messpunkten, also der durch den länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörper gebildete
Koaxial-Shunt , sehr gering ist.
Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt: Übertragen des gemessenen Blitzstroms über eine Schnittstelle auf. Somit kann der gemessene Blitzstrom beispielsweise in einer
Einsatzzentrale eines Windenergieanlagenparks visualisiert und/oder analysiert werden. Dabei können beispielsweise die Amplitude, die Steilheit und/oder die Ladung des Blitzstroms durch das Bedienpersonal des Windenergieanlagenparks
analysiert werden, so dass die aufgrund von Blitzeinschlägen erforderlichen Wartungsarbeiten der Windenergieanlage
entsprechend der tatsächlichen Blitzbelastung der
Windenergieanlage geplant und kostengünstig umgesetzt werden können .
Grundsätzlich kann der Hohlkörper ein beliebiger aus dem Stand der Technik bekannter Hohlkörper sein. Ganz besonders ist jedoch bevorzugt, dass der Hohlkörper ein Turm einer
Windenergieanlage ist. Somit erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine besonders einfache Messung des Blitzstroms, damit also von Blitzeinschlägen in die Windenergieanlage.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Blitzstrommessung ergeben sich in Analogie zu den oben beschriebenen Vorrichtungen zur Blitzstrommessung. Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine Windenergieanlage und einen Ausschnitt der
Windenergieanlage mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Blitzstrommessung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Ansicht,
Fig. 2 einen Ausschnitt der Windenergieanlage gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung in einer schematischen Ansicht, und
Fig. 3 einen Ausschnitt der Windenergieanlage gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung in einer schematischen Ansicht.
Fig. 1 zeigt eine Windenergieanlage 1 sowie einen Ausschnitt der Windenergieanlage 1 mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Blitzstrommessung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Blitzstrommessung weist zwei Messpunkte 2 auf, welche vorliegend als Messelektroden ausgeführt sind. Die Messpunkte 2 sind elektrisch leitend mit der Innenseite eines länglichen, elektrisch leitfähigen
Hohlkörpers 3, welcher vorliegend als Turm der
Windenergieanlage 1 ausgeführt ist, verbunden. Der Turm der Windenergieanlage 1 ist vorliegend als Stahlturm ausgeführt, wobei der Stahlturm innen hohl ist, somit den länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörper 3 darstellt. Wie aus Fig. 1 weiterhin ersichtlich, sind die Messpunkte 2 in Längserstreckung des Hohlkörpers 3 beabstandet voneinander angeordnet. Beispielsweise sind die Messpunkte 2 mit der
Innenseite des Hohlkörpers 3 elektrisch leitend durch
Verlöten, durch Verkleben und/oder durch Verschraubung
verbunden .
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Blitzstrommessung ein Messsystem 4 zur Messung des Blitzstroms auf, wobei das Messsystem 4 mit den Messpunkten 2 elektrisch leitend verbunden ist, beispielsweise über Kabel. Dadurch, dass wie aus Fig. 1 ersichtlich, das Messsystem 4 in dem
Innenraum des Stahlturms angeordnet ist, ist das Messsystem 4 im Fall von Blitzeinwirkung, also beispielsweise im Falle eines Blitzeinschlags in die Windenergieanlage 1, unanfällig gegenüber Beeinflussung durch von dem Blitzeinschlag
hervorgerufene magnetische Felder.
Da die Messpunkte 2 in Längserstreckung des Hohlkörpers 3 beabstandet voneinander angeordnet sind, vorzugsweise im
Bereich von 0,5 bis 5 Meter Abstand, stellt ein Teil des länglichen elektrisch leitfähigen Hohlkörpers 3, vorliegend der Stahlturm der Windenergieanlage 1, einen Messwiderstand, insbesondere eine Koaxial-Shunt , dar.
Eine Kalibrierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Blitzstrommessung ist durch eine Widerstandsmessung zwischen den zwei Messpunkten 2 durchführbar, wobei aufgrund der zu erwartenden geringen Widerstandswerte des Abschnitts des länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörpers 3 eine
Vierleitermessung 5, dargestellt in Fig. 2, vorteilhaft ist.
Die vom Messsystem 4 gemessenen Werte, also beispielsweise der Blitzstrom, die Amplitude, Steilheit und/oder Ladung des
Blitzstroms, können für eine Visualisierung und/oder Analyse in Echtzeit über eine Schnittstelle, nicht dargestellt, des Messsystems 4 beispielsweise an eine Leitstelle eines
Windenergieanlagenparks übertragen werden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, vorgesehen, dass das Messsystem 4 einen der Messpunkte 2 umfasst, also einer der Messpunkte 2 in dem Messsystem 4 angeordnet ist. Ebenfalls kann das Messsystem 4 als Transientenmesssystem ausgeführt sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Blitzstrommessung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Blitzstrommessung erlaubt somit in besonders einfacher Weise die Messung eines
Blitzstroms in einem länglichen, elektrisch leitfähigen
Hohlkörper 3, also beispielsweise in einem Turm einer
Windenergieanlage 1, ohne dass aufwändige Elektronik in der Windenergieanlage 1 vorzusehen ist, da gemäß der Erfindung überraschenderweise gefunden wurde, dass ein Abschnitt des Turms der Windenergieanlage 1 als Koaxial-Shunt zur Messung des Blitzstroms, also damit zur Erfassung eines durch den Blitzstrom resultierenden Blitzereignisses, insbesondere eines Blitzeinschlags in die Windenergieanlage 1, verwendbar ist.
Bezugs zeichenliste
Windenergieanlage 1
Messpunkt 2
Hohlkörper 3
Messsystem 4
Einrichtung zur Vierleitermessung 5

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Blitzstrommessung in einem länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörper (3) , mit wenigstens zwei Messpunkten (2) und einem Messsystem (4) zur Erfassung des Blitzstroms, wobei
die Messpunkte (2) in Längserstreckung des Hohlkörpers (3) beabstandet voneinander angeordnet sind,
die Messpunkte (2) elektrisch leitend mit der Innenseite des Hohlkörpers (3) verbunden sind, und
das Messsystem (4) mit den Messpunkten (2) elektrisch leitend verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messpunkte (2) vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 5 Meter beabstandet voneinander angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messsystem (4) einen der Messpunkte (2) umfasst.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messsystem (4) kalibrierbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messsystem (4) eine Einrichtung zur Vierleitermessung (5) aufweist .
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messsystem (4) eine Schnittstelle zum Datenaustausch aufweist .
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messsystem (4) als Transientenmesssystem ausgeführt ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hohlkörper (3) als Turm einer Windenergieanlage (1) ausgeführt ist.
9. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Windenergieanlage (1).
10. Verfahren zur Blitzstrommessung in einem länglichen, elektrisch leitfähigen Hohlkörper (3), umfassend den Schritt:
Messen des Blitzstroms zwischen wenigstens zwei
Messpunkten (2), wobei die Messpunkte (2) in Längserstreckung des Hohlkörpers (3) beabstandet voneinander angeordnet sind und die Messpunkte (2) elektrisch leitend mit der Innenseite des Hohlkörpers (3) verbunden sind.
11. Verfahren nach Anspruch 10, umfassend den Schritt: Messen des Widerstands zwischen den Messpunkten (2) .
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Messen des
Widerstands mittels Vierleitermessung (5) erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, umfassend den Schritt: Übertragen des gemessenen Blitzstroms über eine Schnittstelle .
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Hohlkörper (3) ein Turm einer Windenergieanlage (1) ist.
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