一种风电机组叶片叶尖防雷击系统及方法与流程

1.本发明属于安全防护领域，具体涉及一种风电机组叶片叶尖防雷击系统及方法。


背景技术：

2.随着路上风能资源的大规模开发利用，风电机组向着高塔筒、大直径的方向发展的速度进一步加快。目前主流的轮毂高度已经达到120、140m，甚至160m的级别叶轮直径已经达到140m～170m的级别，在未来两到三年内甚至会达到150m～190m，而海上风电机组的叶轮直径预计会达到180m～230m的级别。在这种高度等级、叶轮直径下的风机叶片受到雷击的可能性进一步加大，容易发生叶片尖部遭受雷击而导致的叶片坠落事故。因此，在未来的风电行业对风机设计中相应的叶片防雷击能力的要求进一步提高，以减小雷击伤害所带来的经济损失和安全风险。
3.目前，广泛应用的风机叶片防雷击系统，主要是通过在风机叶片或者机舱上更改结构设计或者在叶片叶尖上安装接地的导电尖端等接闪装置来实现防雷击功能，虽然对于叶片防雷击有一定的效果，但仍然存在着较大的安全风险。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种风电机组叶片叶尖防雷击系统及方法，以解决现有技术中，通过在风机叶片或者机舱上更改结构设计或者在叶片叶尖上安装接地的导电尖端等接闪装置来实现防雷击功能，存在着较大的安全风险的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.本发明的第一方面，提供了一种风电机组叶片叶尖防雷击系统，包括：安装于塔筒内部的伸缩型避雷装置，塔筒与机舱连接处以及机舱顶罩上开设有用于伸缩型避雷装置通过的孔，所述孔的位置和伸缩型避雷装置正对，所述孔内安装有可自动开关的门；
7.在风场代表位置处设置有闪电监测系统与雷击监测系统，闪电监测系统、雷击监测系统、当地气象单位雷击/闪电预警平台均通信连接风场值班室；风场值班室通信连接风电场所有风机主控系统；
8.所述伸缩型避雷装置的底部连接风场接地系统。
9.本发明的第二方面，提供了一种风电机组叶片叶尖防雷击的方法，基于上述的风电机组叶片叶尖防雷击系统，包括如下步骤：
10.在塔筒内部安装伸缩型避雷装置；
11.在塔筒与机舱连接处以及机舱顶罩上伸缩型避雷装置对应位置处开孔，并安装可自动开关的门；
12.在风场代表位置处设置闪电监测系统与雷击监测系统，同时接入当地气象单位雷击/闪电预警平台信息；
13.当闪电监测系统、雷击监测系统或当地气象单位雷击/闪电预警平台对于闪电/雷击进行预警时，将信息推送至风场值班室，操纵风电场所有风机主控系统进行停机；
14.停机时，调整每台风机的三个叶片呈“y”型位置；
15.将塔筒与机舱连接处以及机舱顶罩上伸缩型避雷装置对应位置处的门自动开启，升起风机塔筒内的伸缩型避雷装置至机舱上方；
16.通过升起的伸缩型避雷装置，将该区域内的雷电引入风场接地系统。
17.可选的，在塔筒内部安装伸缩型避雷装置的具体方法为：在塔筒内部上方搭建小型平台，将伸缩型避雷装置固定在小型平台上。
18.可选的，塔筒与机舱连接处以及机舱顶罩上开孔的方法如下：
19.确定塔筒与机舱连接处以及机舱顶罩上伸缩型避雷装置的对应位置；第一个对应位置应为伸缩型避雷装置所安装点位的垂直延长线与机舱底座的交点；第二个对应位置应为伸缩型避雷装置所安装点位的垂直延长线与机舱罩的交点；
20.以两个对应位置为圆心点，分别进行开孔。
21.可选的，所述可自动开关的门的控制逻辑与风机主控系统集成。
22.可选的，在风场代表位置处设置闪电监测系统与雷击监测系统，同时接入当地气象单位雷击/闪电预警平台信息，具体包括如下：
23.根据风场地形情况、气象条件、风机选址、风机轮毂高度，选定风场闪电监测代表位置与击监测代表位置；
24.在该代表位置处分别安装闪电监测系统与雷击监测系统；
25.接入当地气象单位雷击/闪电预警平台信息；
26.将所安装的闪电监测系统与雷击监测系统以及所接入的气象单位雷击/闪电预警平台信息与风机主控系统集成。
27.可选的，所述雷击监测系统包括大电流雷击电流传感器及雷击电涌信号转换器。
28.可选的，所述闪电监测系统由安装于卫星上的闪电成像仪或光学瞬态探测仪与安装于风场的卫星信号接受装置。
29.可选的，停机时，调整每台风机的三个叶片呈“y”型位置。
30.可选的，调整每台风机的三个叶片呈“y”型位置的方法具体包括：
31.将风轮旋转，直至其最低处叶片与地面呈垂直布置；
32.使用制动系统停下风轮；
33.开启风轮锁；此时，每台风机的三个叶片即呈“y”型位置。
34.本发明的有益效果如下：
35.本发明实施例提供的风电机组叶片叶尖防雷击方法，通过设置伸缩型避雷装置，结合闪电监测系统与雷击监测系统以及所接入的气象单位雷击/闪电预警平台信息，能够系统性的应用于风电场整场风电机组叶片叶尖防雷击，特别是高塔筒、超高塔筒的叶片，可以有效监测风场雷击潜在风险，并向相关人员发去预警，及时自动开启防雷击系统，避免叶片叶尖遭受雷击，可以较好的起到保护效果，保证风电场的安全运行，减少事故带来的经济损失。
附图说明
36.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
37.图1为本发明实施例提供的风电机组叶片叶尖防雷击方法的流程图。
38.图2为本发明实施例中在塔筒内部安装伸缩型避雷装置的方法流程图。
39.图3为本发明实施例中塔筒与机舱连接处以及机舱顶罩上开孔的方法流程图。
40.图4为本发明实施例中调整每台风机的三个叶片呈“y”型位置的方法流程图。
具体实施方式
41.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
42.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本技术所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
43.本发明实施例提供了一种风电机组叶片叶尖防雷击系统及方法，可以系统性的应用于风电机组叶片防雷击，特别是高塔筒、超高塔筒的叶片，可以有效避免叶片叶尖遭受雷击，可以较好的起到保护效果，保证风电场的安全运行。
44.本发明实施例的第一方面，提供了一种风电机组叶片叶尖防雷击系统，包括：
45.伸缩型避雷装置，安装于塔筒内部；孔，开设于塔筒与机舱连接处以及机舱顶罩上，用于伸缩型避雷装置通过，孔的位置和伸缩型避雷装置正对；可自动开关的门，安装在上述和伸缩型避雷装置正对的孔内；闪电监测系统与雷击监测系统，设置在风场代表位置处；闪电监测系统、雷击监测系统、当地气象单位雷击/闪电预警平台均通信连接风场值班室；风场值班室通信连接风电场所有风机主控系统；伸缩型避雷装置的底部连接风场接地系统。
46.安装好上述系统组件之后，实时监测雷电预警信息，当有雷电风险时，通过将可伸缩型避雷装置从孔内伸出，将雷电导入风场接地系统。
47.本发明实施例的第二方面，提供了一种风电机组叶片叶尖防雷击的方法，基于上述的风电机组叶片叶尖防雷击系统，包括如下步骤：
48.步骤101、在塔筒内部安装伸缩型避雷装置；
49.本实施例中，在塔筒内部安装伸缩型避雷装置方法具体如下：
50.s10、先在塔筒内部上方搭建一个小型平台；其中，该小型平台位置在垂直方向上应避开机舱中传动链的位置；
51.s11、小型平台搭建好之后，将伸缩型避雷装置固定在小型平台上，完成安装。
52.步骤102、在塔筒与机舱连接处以及机舱顶罩上伸缩型避雷装置对应位置处开孔，并安装可自动开关的门；
53.本实施例中，塔筒与机舱连接处以及机舱顶罩上开孔的方法如下：
54.s20、首先确定塔筒与机舱连接处以及机舱顶罩上伸缩型避雷装置的对应位置；其中，有两个对应的位置，第一个对应位置应为伸缩型避雷装置所安装点位的垂直延长线与机舱底座的交点；第二个对应位置应为伸缩型避雷装置所安装点位的垂直延长线与机舱罩的交点；
55.s21、以两个对应位置为圆心点，分别进行开孔。其中，所开孔应保证孔径大于伸缩
型避雷装置对应高度的横截面半径，以确保伸缩型避雷装置成功升起；
56.本实施例中，开孔后在两个孔处分别安装可自动开关的门，门的控制逻辑与风机主控系统集成，通过风机主控系统能够控制门的开启和关闭，从而为伸缩型避雷装置打开、关闭通道。
57.步骤103、在风场代表位置处设置闪电监测系统与雷击监测系统，同时接入当地气象单位雷击/闪电预警平台信息。
58.本实施例中，选定风场代表位置处，是根据风场地形情况、气象条件、风机选址、风机轮毂高度，选定风场闪电监测代表位置与击监测代表位置；在该代表位置处分别安装闪电监测系统与雷击监测系统；接入当地气象单位雷击/闪电预警平台信息；将所安装的闪电监测系统与雷击监测系统以及所接入的气象单位雷击/闪电预警平台信息与风机主控系统集成。
59.作为本发明实施例的一种示例，雷击监测系统包括大电流雷击电流传感器及雷击电涌信号转换器。
60.作为本发明实施例的一种示例，闪电监测系统由安装于卫星上的闪电成像仪或光学瞬态探测仪与安装于风场的卫星信号接受装置。
61.步骤104、当闪电监测系统、雷击监测系统或当地气象单位雷击/闪电预警平台对于闪电/雷击进行预警时，将信息推送至风场值班室，操纵风电场所有风机主控系统进行停机；
62.本实施例中，实时对比闪电监测系统、雷击监测系统或当地气象单位雷击/闪电预警平台监测到的闪电/雷击能量与警告值；监测到的闪电/雷击能量超过警告值时系统判断目前风场存在着雷击风险。
63.上述雷击风险的判别方法，信息的来源不单单有设置于风场闪电监测代表位置处的闪电监测系统、雷击监测系统，还接入了当地气象单位雷击/闪电预警平台，综合多种信息来源渠道，进行雷电风险判别，使得判别结果更加准确。
64.步骤105、停机时，调整每台风机的三个叶片呈“y”型位置；方法具体包括：
65.s50、将风轮旋转，直至其最低处叶片与地面呈垂直布置；
66.s51、使用制动系统停下风轮；
67.s52、开启风轮锁；此时，每台风机的三个叶片即呈“y”型位置。
68.通过上述的方法，对叶片进行了位置的调节，使叶片处于一个“y”型，能够有效避开雷电引流的区域，进一步的提升了叶片的安全性。
69.步骤106、将塔筒与机舱连接处以及机舱顶罩上伸缩型避雷装置对应位置处的门自动开启，升起风机塔筒内的伸缩型避雷装置至机舱上方。
70.步骤107、通过升起的伸缩型避雷装置，将该区域内的雷电引入风场接地系统，将雷电引入地下，能够保护叶片，避免叶片遭受雷击。
71.本发明实施例提供的风电机组叶片叶尖防雷击系统及方法，通过设置伸缩型避雷装置，结合闪电监测系统与雷击监测系统以及所接入的气象单位雷击/闪电预警平台信息，能够系统性的应用于风电场整场风电机组叶片叶尖防雷击，特别是高塔筒、超高塔筒的叶片，可以有效监测风场雷击潜在风险，并向相关人员发去预警，及时自动开启防雷击系统，避免叶片叶尖遭受雷击，可以较好的起到保护效果，保证风电场的安全运行，减少事故带来
的经济损失。
72.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。