本公开涉及一种系统，该系统包括容易发生雷击和结冰的结构，其中，该结构包括电连接到雷电布置的屏蔽布置、连接到用于减轻该结构结冰的功率源的电加热布置、以及有效地设置在屏蔽布置和电加热布置之间的电绝缘布置。功率源配置成用于施加预定量的电测试能量和/或维护能量，使得电测试能量和/或维护能量有效地存在于屏蔽布置和电加热布置之间。确定设备电连接到屏蔽布置和电加热布置，使得可确定存在于屏蔽布置和电加热布置之间的屏蔽加热电压和/或屏蔽加热电流。或屏蔽加热电流。或屏蔽加热电流。
【技术实现步骤摘要】
包括容易发生雷击和结冰的结构的系统、用于操作该系统的方法和包括该系统的风力涡轮
[0001]本主题大体上涉及一种包括容易发生雷击和结冰的结构的系统。更具体地，本主题涉及用于风力涡轮的转子叶片，其中，在确保针对由雷击造成的伤害的特定保护的同时，提供防止在系统的或转子叶片(特别是在零下的区域中操作的系统或转子叶片)的表面上产生冰的对策。
技术介绍
[0002]风电被认为是目前可用的最清洁、最环保的能量源之一，并且风力涡轮在这方面得到了越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理从风捕获动能，并且通过旋转能来传递动能以转动轴，该轴将转子叶片联接到齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接联接到发电机。发电机然后将机械能转换成电能，该电能可被部署到公用电网。
[0003]在转子叶片的表面上的冰层的发展负面地影响相应的风力涡轮的性能，从而降低总的能量生产。此外，在旋转的转子叶片上存在的冰也可造成额外的负载和/或旋转不平衡，这随后可能需要减少功率生成和/或可导致风力涡轮的寿命的减少。
[0004]在过去，实现了几种可能的解决方案，以便防止在转子叶片的表面上产生冰。例如，风力涡轮配备有热空气吹送布置，该布置产生引导到转子叶片的内部体积中的热空气流。这导致相应的转子叶片的整体加热，造成存在于转子叶片的外表面上的冰融化并随后从转子叶片脱落。作为备选方案，包括碳加热垫的电加热布置被应用到转子叶片的蒙皮。后者可造成在制造期间增加的工作量，特别是因为它的功能特别依赖于高质量的制造标准和所用材料的质量。
[0005]风力涡轮的转子叶片或容易发生结冰的一般结构也可能受到雷击的负面影响。具体地，结构或转子叶片中的电加热布置的功能可能被雷击的电气后果破坏。
[0006]因此，本公开涉及一种容易发生雷击和结冰的结构，特别是风力涡轮的转子叶片，其具有改进的操作和制造特性。此外，本公开涉及用于操作这样的系统的方法和具有这样的类型的转子叶片的风力涡轮。
技术实现思路
[0007]本专利技术的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可从描述中显而易见，或者可通过本专利技术的实践获知。
[0008]在一个方面，本公开涉及根据权利要求1所述的系统，该系统特别地包括容易发生雷击和结冰的结构，其中该结构包括电连接到雷电布置的屏蔽布置、连接到用于减轻结构的结冰的功率源的电加热布置、以及有效地设置在屏蔽布置和电加热布置之间的电绝缘布置。
[0009]功率源配置成用于施加预定量的电测试能量和/或维护能量，使得电测试能量和/
或维护能量有效地存在于屏蔽布置和电加热布置之间。例如，将电测试能量和/或维护能量提供给屏蔽布置和电加热布置，使得作为结果在屏蔽布置和电加热布置之间有效地施加屏蔽加热电压。此外，如果系统处于合适的状态，作为提供电测试能量和/或维护能量的结果，屏蔽加热电流在屏蔽布置和电加热布置之间流动，或者反之亦然。因此，屏蔽加热电压和屏蔽加热电流是由提供预定的电测试能量和/或维护能量造成的。
[0010]根据本方面的可选细节，术语“电测试能量和/或维护能量”可反映或正在反映特定的和可区分的量和/或质量的电能量，以便检查和确保系统的功能。特别地，电测试能量/或维护能量与用于操作电加热布置的电操作能量是可区分的。例如，电测试能量/或维护能量在电压和/或电流方面不同于电操作能量。
[0011]确定设备可以这样的方式电连接到屏蔽布置和电加热布置，即可确定存在于屏蔽布置和电加热布置之间的屏蔽加热电压和/或屏蔽加热电流。根据实施例，确定设备可为具有特定传感器的测量设备，该特定传感器可实施为特定部件，该特定部件可集成在风力涡轮的功率源和/或控制器中。
[0012]可注意到，术语“屏蔽加热电流存在于屏蔽布置和电加热布置之间”是指屏蔽加热电流在屏蔽布置和电加热布置之间流动的事实，因此描述了电流特定测量的瞬时时刻。此外，应注意，术语“可确定”包括通过分析进一步可用的“测量”值的直接测量或间接确定。
[0013]所描述的系统能够实现以下功能，特别是如果功率源被相应地控制：根据第一操作实施例，屏蔽加热电压被施加在屏蔽布置和电加热布置之间，同时屏蔽加热电流被限制到至少一个屏蔽加热电流阈值；该第一操作实施例表示屏蔽布置的屏蔽功能的测试周期，其中可确定电加热布置针对过电压或浪涌(surge,亦或电涌)的保护的水平(保护的功能)。例如，在将屏蔽加热电流保持在其限度内并低于屏蔽加热电流阈值的同时，在屏蔽布置和电加热布置之间将建立特定的最大屏蔽加热电压(例如5 kV)。由此，确保一直到屏蔽加热电压阈值，在屏蔽布置和电加热布置之间的电分离(例如，绝缘)在功能上是有效的并得以确保。因此，当系统被雷电球(lightning bolt,亦或闪电球)击中时，由于由屏蔽布置提供的对电加热布置的电保护是起作用的，所以可防止电加热布置的损坏。只要由雷电球感应到屏蔽布置中的电压不超过屏蔽加热电压阈值，就保证了所述功能。
[0014]根据第二操作实施例，可在屏蔽布置和电加热布置之间建立预定量和/或类型的屏蔽加热电流(电子流)。该第二操作实施例表示针对系统的修复周期，以便在屏蔽布置和电加热布置之间提供绝缘功能，使得绝缘功能一直到屏蔽加热电压阈值是有效的。
[0015]通过执行测试周期(第一操作实施例)，可确定屏蔽布置是否相对于电加热布置没有被充分地绝缘。例如，不充分的绝缘可能由屏蔽布置和电加热布置之间已经存在的导电性造成，或者可能由施加的屏蔽加热电压(电压击穿)形成。测试周期可包括在屏蔽布置和电加热布置之间施加特定的屏蔽加热电压，其中屏蔽加热电压增加到预定的屏蔽加热电压阈值。如果在将屏蔽加热电流保持在屏蔽加热电流阈值之下的同时不能在屏蔽布置和电加热布置之间建立达到屏蔽加热电压阈值的屏蔽加热电压，则确定在屏蔽布置和电加热布置之间的绝缘功能是不充分的。
[0016]如果确定不充分的绝缘功能，则可应用修复周期(第二操作实施例)：在屏蔽布置和电加热布置之间建立预定量和/或类型的屏蔽加热电流。由于不充分的绝缘功能，屏蔽加热电流的所述建立是可能的。屏蔽加热电流的量和/或类型被选择为使得在屏蔽布置和电
加热布置之间的导电性例如通过使导电的电路径过载和因此过热而变得无效。可能地，根据检测到的导电性的量来选择屏蔽加热电流的预定量和/或类型。
[0017]通过相应地控制功率源和/或确定设备，第一和第二操作实施例都可由所提供的系统建立。
[0018]根据实施例，该系统还包括控制器，该控制器配置成用于控制功率源和/或确定设备，使得可建立第一操作实施例和/或第二操作实施例。该控制器可由用于该系统的特定控制器或由通用系统控制器来实现。例如，如果系统的结构是风力涡轮的转子叶片，则承载该转子叶片的风力涡轮的特定转子叶片控制器或通用风力涡轮控制器可用于实现第一实施例(测试周期)和/或第二操作实施例(修复周期)。
[0019]根据实施例，该系统包括：雷电布置，其具有雷电接受器；接本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1. 一种系统，包括：结构，其容易发生雷击和结冰，其中，所述结构包括屏蔽布置(140)，其电连接到雷电布置(160)；电加热布置(150)，其连接到功率源(180)，用于减轻所述结构的结冰；和电绝缘布置(146)，其有效地设置在所述屏蔽布置(140)和所述电加热布置(150)之间；所述功率源(180)，其配置用于在所述屏蔽布置(140)和所述电加热布置(150)之间施加预定量的电测试能量和/或维护能量(182)；和确定设备(190)，其电连接到所述屏蔽布置(140)和所述电加热布置(150)，使得可确定存在于所述屏蔽布置(140)和所述电加热布置(150)之间的屏蔽加热电压和/或屏蔽加热电流，其中，所述屏蔽加热电压和所述屏蔽加热电流由预定的所述电测试能量和/或维持能量(182)的提供造成。2. 根据权利要求1所述的系统，包括控制器(36, 186)，所述控制器配置成用于控制所述功率源(180)，使得所述预定量的电测试能量和/或维护能量(182)被施加在所述屏蔽布置(140)和所述电加热布置(150)之间，所述屏蔽加热电压被施加(212)在所述屏蔽布置(140)和所述电加热布置(150)之间，同时所述屏蔽加热电流被限制到至少一个屏蔽加热电流阈值，和/或在所述屏蔽布置(140)和所述电加热布置(150)之间建立(302)预定量的屏蔽加热电流。3.根据权利要求1或2所述的系统，包括具有雷电接受器(162)的雷电布置(160)、能够与接地布置(24)有效地连接的接地设备(164)、以及将所述雷电接受器(162)与所述接地设备(164)连接的导电装置(166)，特别地其中，所述雷电布置(160)与所述确定设备(190)电连接。4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述结构构造为用于风力涡轮(10)的转子叶片(100)或飞行器的一部分，特别地其中，所述飞行器的所述部分至少部分地包括机翼、尾翼或转子叶片。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述结构至少部分地包括纤维增强部分(128)，所述纤维增强部分(128)构造为用于至少限定所述结构的外部形状的蒙皮(130)，其中，所述纤维增强部分(128)至少包括至少一个外层(130)、至少一个内层(136)、所述绝缘布置(146)的至少一个绝缘层(148)、所述屏蔽布置(140)的至少一个屏蔽层(142)...
【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：通用电气可再生能源西班牙有限公司，
类型：发明
国别省市：
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