风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及一种风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组。

背景技术：

在风力发电机组的接地设计中，一般采用单线路避雷接地系统，即，在叶片中设置一根接地引雷线L1，引雷线连接到风力发电机组机舱中的汇流铜排，再通过一根接地电缆连接到塔筒底部的基础环接地铜排上(如图1所示)。此外，为了方便检测叶片引雷线的通断，还开发了双线路避雷接地系统，其与单线路避雷接地系统区别在于：在叶片中设置两条引雷线L1和L2，两条引雷线L1和L2在叶片的叶根部位连接在一起(如图2所示)。

然而，无论是采用单线路避雷接地系统还是双线路避雷接地系统，在测量接地电阻时，机组必须停机，这使得风力发电机组的工作效率下降。

此外，对于单线路避雷接地系统，在测量接地电阻时，需要测量人员攀爬到叶尖位置，用一根线缆的一端与叶片接闪器接触连接，并将线缆的另一端垂放到地面，实现在塔底测量接地电阻，整个测量过程费时费力。对于双线路避雷接地系统，在测量接地电阻时，也需要测量人员爬到轮毂中，拆开连接螺栓，先测量叶片的接地电阻，然后再从轮毂到塔底单独放一根线缆，测量从轮毂到塔底的接地电阻，两个接地电阻之和为风力发电机组整机的接地电阻。该测量过程也十分费工，不宜操作，同时增加了维护成本和维护时间。

技术实现要素：

为了解决上述在测量风力发电机组接地电阻过程中存在的影响工作效率、测量不方便等问题，本实用新型提供了一种风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组。

本实用新型的一方面提供一种风力发电机组接地电阻测量装置，风力发电机组接地电阻测量装置包括测量线缆，测量线缆形成从风力发电机组的叶片的引雷点到风力发电机组的塔筒的底部的电路径，测量线缆包括叶片线缆、接地线缆和线缆连接器，叶片线缆的第一端连接到叶片的引雷点，线缆连接器设置在风力发电机组的轮毂或机舱中，并且将叶片线缆的第二端和接地线缆的第一端彼此连接，并使叶片线缆能够在叶片旋转时与接地线缆保持电连接，接地线缆的第二端至少延伸到塔筒的底部。

优选地，接地线缆的第二端悬空。

优选地，叶片线缆和接地线缆由引雷线构成，接地线缆的第二端可拆卸地连接到风力发电机组的接地点。

优选地，线缆连接器是碳刷或滑环。

优选地，接地线缆的第二端上具有端子保护装置。

优选地，风力发电机组接地电阻测量装置还包括测量结果处理单元，当针对每个叶片设置有多个测量线缆时，测量结果处理单元对利用每个测量线缆测量得的叶片的引雷点与风力发电机组的接地点之间的单路接地电阻值取平均。

优选地，叶片和测量线缆均为多个，测量线缆的叶片线缆分别预埋在叶片中的每一个上。

本实用新型的另一方面提供一种风力发电机组，风力发电机组包括如上所述的风力发电机组接地电阻测量装置。

优选地，叶片线缆通过线缆连接器连接到风力发电机组的机舱中的接地线缆，接地线缆从机舱经由塔筒连通到塔筒的底部。

根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组，可测量从叶片的引雷点到塔筒底部的接地点的接地电阻值，其测量结果更准确。

此外，根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组，以不同叶片的接地电阻值中的最大值作为整机接地电阻值，其结果较为准确，可靠性高。

此外，根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组，在测量风力发电机组的接地电阻时，可在机组不停机的状态下完成测量，减少停机发电量损失。

此外，根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组，可通过对应于单个叶片的多个测量线缆验证测量结果的准确性，避免测量结果存在较大的偏差。

此外，根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组，在测量风力发电机组的接地电阻时，测量人员无需攀爬到风力发电机组的轮毂或叶片处，可降低劳动强度，节约测量时间，提高工作效率。

此外，根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组，测量过程快捷方便，容易操作，不需要在每次测量时单独布设辅助线缆。

附图说明

图1是根据现有技术的风力发电机组中的单线路避雷接地系统的示意图。

图2是根据现有技术的风力发电机组中的双线路避雷接地系统的示意图。

图3是根据本实用新型的实施例的风力发电机组接地电阻测量装置的示意图。

图4是根据本实用新型的另一实施例的风力发电机组接地电阻测量装置的示意图。

附图标号说明：

10：测量线缆，11：叶片线缆，12：接地线缆，13：线缆连接器，21：叶片，30：轮毂，40：机舱，50：塔筒，60：避雷接地系统，61：汇流连接器，S、T、P：引雷点，D：接地点，A、B、C、A1、A2、A3：测量端，L1、L2：引雷线。

具体实施方式

现在将参照附图更全面的描述本实用新型的实施例，在附图中示出了本实用新型的示例性实施例。在附图中，相同的标号始终表示相同的组件。

下面将参照图3和图4详细描述根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置的具体构造。

参照图3，风力发电机组可包括叶片21、轮毂30、机舱40、塔筒50以及避雷接地系统60(为了便于区分，以虚线示出避雷接地系统)，避雷接地系统60可以是诸如上面描述的单线路避雷接地系统(如图1所示)、双线路避雷接地系统(如图2所示)等的避雷接地装置。此外，避雷接地系统60的三个引雷支线分别从引雷点S、T和P连接到机舱40中的汇流连接器61(例如，汇流铜排)，从而通过汇流连接器61汇流到引雷总线，引雷总线沿着塔筒向下延伸，并连接到位于塔筒50的底部的接地点D，这样，可将雷电从叶尖的引雷点引到接地点，实现风力发电机组的避雷。尽管在图3中，以单线路避雷接地系统为例示出了避雷接地系统60，但根据本实用新型的实施例的风力发电机组接地电阻测量装置也适用于其他类型的避雷接地系统。

根据本实用新型的实施例的风力发电机组接地电阻测量装置包括测量线缆10，测量线缆10形成从风力发电机组的叶片21的引雷点S到风力发电机组的塔筒50的底部的电路径SA。

测量线缆10包括叶片线缆11、接地线缆12和线缆连接器13。

叶片线缆11的第一端可连接到叶片21的引雷点S，叶片线缆11的第二端可延伸到叶片21的叶根位置处。如此，叶片线缆11可在引雷点S处与叶片21中的引雷线L1的一端连接。此外，叶片线缆11的第二端可进一步延伸到轮毂30或机舱40中，以与下面将要描述的接地线缆12连接。根据需要，叶片线缆11可以是预埋在叶片21中的导线或电缆。引雷点S可以是叶片接闪器。

接地线缆12的第一端位于轮毂30或机舱40中，并通过线缆连接器13连接到叶片线缆11的第二端。接地线缆12可自其第一端经由机舱40沿着塔筒50朝向地面延伸，使其第二端至少延伸至塔筒50的底部，并且作为在测量操作中用于连接测量仪器的测量端A，从而便于测量人员在塔筒底部进行接地电阻的测量操作。在未进行测量操作时，接地线缆12的测量端A可根据需要处于悬空状态或连接到位于塔筒50底部的风力发电机组的接地点D。接地点D可以是基础接地铜排。

此外，由于塔筒高度一般较高，因此，优选地，接地线缆12可通过线缆固定件固定在塔筒50上，以使其更加稳定地延伸。

线缆连接器13可设置在风力发电机组的轮毂30或机舱40中，以将叶片线缆11的第二端和接地线缆12的第一端彼此电连接。在风力发电机组运行过程中，叶片线缆11会随着叶片21一起旋转，而接地线缆12始终固定在机舱40和塔筒50内。根据本实用新型的实施例，线缆连接器13能够实现在风力发电机组运行过程中使叶片线缆11与接地线缆12保持电连接。通过线缆连接器13，在风力发电机组运转过程中，设置在叶片21中的叶片线缆11可随着叶片21相对于处于固定状态的接地线缆12旋转，并保持与接地线缆12的电连接，从而在利用测量线缆10测量接地电阻时，风力发电机组无需停机，减少了停机发电量损失。作为示例，线缆连接器13可以是接地碳刷或滑环，但不限于此。

在根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置中，叶片线缆11可预埋在风力发电机组的叶片21中，并通过线缆连接器13连接到机舱40，然后，直接从机舱40经由塔筒50连通到塔筒50的底部。

叶片线缆11和接地线缆12可采用诸如1.5mm²或2.5mm²的细线径导线，从而节约生产成本。在这种情况下，叶片线缆11和接地线缆12不能承受雷击电流，在未进行测量时，测量端A需处于悬空状态。此外，为了防止端子氧化，可在接地线缆12的测量端A上加设线缆端子防护罩等端子保护装置。作为示例，叶片线缆11和接地线缆12可以是铜导线或合金导线，但不限于此。

此外，叶片线缆11和接地线缆12可以是不同类型的线缆，例如，采用不同的材料和/或不同的线径等。例如，叶片线缆11和接地线缆12可采用与风力发电机组本身的接地引雷线相同的线缆，例如，可采用25mm²以上的电缆。在这种情况下，在未测量接地电阻时，接地线缆12的第二端可以可拆卸地连接到塔筒50底部的接地点D，例如，连接到基础接地铜排上，从而测量线缆10可作为引雷线，起到并联承受雷击电流的作用，提高接地系统的可靠性；在需要测量接地电阻时，可将接地线缆12的第二端从接地点D拆开，用作测量端。

此外，尽管图3所示的叶片线缆11和接地线缆12分别为一根连续的线缆，但是根据实际需要，叶片线缆11和接地线缆12可以分别由多段线缆依次连接而成，相邻的两段线缆之间可通过线缆连接装置连接。例如，叶片线缆11可包括第一段线缆、第二段线缆以及用于连接第一段线缆和第二段线缆的连接件，第一段线缆可从引雷点S延伸至叶片的叶根，并通过连接件连接到第二段线缆的一端，第二段线缆的另一端连接到轮毂30或机舱40内部的线缆连接器13上。

优选地，可为风力发电机组的多个叶片中的每个叶片设置对应的测量线缆，如图3所示，测量线缆分别并联连接到叶片21的引雷点S、引雷点T和引雷点P，测量线缆的测量端A、B和C可延伸到塔筒50的底部。

在使用根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置测量叶片21的引雷线的接地电阻时，可先将测量端A置于悬空状态，然后使用万用表等测量仪器测量线缆10的测量端A与风力发电机组的接地点D之间的电阻值Rad，如此，叶片21的引雷点S与接地点D之间的单路接地电阻值Rsd＝Rad-Rsa，这里，Rsa为测量线缆10自身的电阻值，其可在安装测量线缆10之前，通过预先对叶片线缆11、接地线缆12以及线缆连接器13彼此装配在一起的电阻值进行测量或模拟而得到。

通过类似的方式，可测量测量端B与接地点D之间的电阻值Rbd以及测量端C与接地点D之间的电阻值Rcd，并计算得到叶片的引雷点T与接地点D之间的单路接地电阻值Rtd＝Rbd-Rtb以及叶片的引雷点P与接地点D之间的单路接地电阻值Rpd＝Rcd-Rpc，其中，Rtb和Rpc分别为相应的测量线缆自身的电阻值。

优选地，可在测量并计算得到三个叶片的单路接地电阻后，将三个单路接地电阻值中的最大值作为风力发电机组的整机接地电阻，即，整机接地电阻R＝max{Rsd,Rtd,Rpd}，整机接地电阻代表了风力发电机组的避雷系统的接地能力水平。实际上，风力发电机组的不同叶片的叶尖至塔底的接地电阻可能不完全相同，因此，以三个单路接地电阻值中的最大值作为整机接地电阻会更加可靠。

下面将参照图4详细描述根据本实用新型的另一实施例的风力发电机组接地电阻测量装置，其中，将省略与上面描述的实施例中相同的部件的重复描述。

在根据本实用新型的另一实施例的风力发电机组接地电阻测量装置中，可为风力发电机组的每个叶片设置多个测量线缆10，例如，如图4所示，可为叶片21设置三个测量线缆10，三个测量线缆10均从引雷点S延伸至塔筒的底部，并且分别具有测量端A1、A2和A3。

在测量接地电阻时，可分别测量测量端A1与接地点D之间的电阻值Ra1d、测量端A2与接地点D之间的电阻值Ra2d以及测量端A3与接地点D之间的电阻值Ra3d，然后，通过取平均值的方式计算得到叶片21的引雷点S与接地点D之间的单路接地电阻值：

Rsd＝[(Ra1d-Rsa1)+(Ra2d-Rsa2)+(Ra3d-Rsa3)]/3，

其中，Rsa1、Rsa2和Rsa3分别为相应的测量线缆的自身电阻值。

因此，归纳可知，当风力发电机组的一个叶片设置有N个测量线缆时，N个测量线缆的叶片线缆的第一端均连接到该叶片的引雷点，则引雷点与风力发电机组的接地点之间的单路接地电阻值：

Rsd＝[(Ra1d-Rsa1)+……+(RaNd-RsaN)]/N，

其中，RaNd为在第N个测量线缆的接地线缆的第二端与风力发电机组的接地点之间测量所得的电阻值，RsaN为第N个测量线缆自身的电阻值，N为正整数。

也就是说，每个叶片的单路接地电阻值为分别利用多个测量线缆测量和计算得到的多个单路接地电阻值的平均值。此外，风力发电机组接地电阻测量装置还可包括测量结果处理单元，用于计算针对每个测量线缆测量得到的叶片的单路接地电阻值的平均值。

此外，在本实施例中，为单个叶片设置多个测量线缆，可通过对利用不同测量线缆测量得到的电阻值进行比较，从而验证测量结果的准确性，避免测量结果存在较大的偏差。

根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组，可测量从叶片的引雷点到塔筒底部的接地点的接地电阻值，其测量结果更加准确。

此外，根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组，以不同叶片的接地电阻值中的最大值作为整机接地电阻值，其结果较为准确，可靠性高。

此外，根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组，在测量风力发电机组的接地电阻时，可在风力发电机机组不停机的状态下完成测量，减少停机发电量损失。

此外，根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组，可通过对应于单个叶片的多个测量线缆验证测量结果的准确性，避免测量结果存在较大的偏差。

此外，根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组，在测量风力发电机组的接地电阻时，测量人员无需攀爬到风力发电机组的轮毂或叶片处，可降低劳动强度，节约测量时间，提高工作效率。

此外，根据本实用新型的风力发电机组接地电阻测量装置及风力发电机组，测量过程快捷方便，容易操作，不需要在每次测量时单独布设辅助线缆。

虽然已经参照本实用新型的示例性实施例具体示出和描述了本实用新型，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。