(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービン内の引下げ導線（ＤＣ）における雷電流パラメータを測定する、雷測定システム（ＬＭＳ）であって、
前記雷測定システム（ＬＭＳ）は、
前記引下げ導線（ＤＣ）を測定するために配置されている、センサ設備（ＳＥＡ）と、
データ収集ユニット（ＤＣＵ）と、
前記センサ設備（ＳＥＡ）を前記データ収集ユニット（ＤＣＵ）と電気的に接続する、接続設備（ＣＡ）と、
絶縁設備（ＩＮＳ）と、
を備え、
前記センサ設備（ＳＥＡ）と、前記接続設備（ＣＡ）及び／又は前記引下げ導線（ＤＣ）の少なくとも一部は、前記絶縁設備（ＩＮＳ）に封入されており、それにより、
前記センサ設備（ＳＥＡ）と前記引下げ導線（ＤＣ）との間の、最小絶縁距離（ＭＩＤ）と、
前記絶縁設備（ＩＮＳ）に封入されていない前記引下げ導線（ＤＣ）の露出部と、前記絶縁設備（ＩＮＳ）に封入されていない前記接続設備（ＣＡ）の露出部と、の間の、最小表面距離（ＭＳＤ）と、
を画定し、
これらの距離に対して、前記絶縁設備（ＩＮＳ）は、前記引下げ導線（ＤＣ）と前記センサ設備（ＳＥＡ）との間の絶縁破壊を有効に防止し、また、前記引下げ導線（ＤＣ）の前記露出部と前記接続設備（ＣＡ）の前記露出部との間の表面フラッシュオーバーを有効に防止し、
前記絶縁設備（ＩＮＳ）は、
【数１】
0006449917.tif 000004
で与えられる条件を達成するように配置され、ここにおいて、Ｄmat、iは前記絶縁設備（ＩＮＳ）を通してのｉ番目の距離要素を表し、Ｄsur、jは、例えば前記絶縁設備（ＩＮＳ）の表面上におけるｊ番目の距離要素を表し、Ｅmatは絶縁破壊を引き起こすために必要な電界を表し、Ｅsurは表面フラッシュオーバーを引き起こすために必要な電界を表し、Ｃeffは、５０ｋＶである、
雷測定システム（ＬＭＳ）。
【請求項２】
前記絶縁設備（ＩＮＳ）は、前記引下げ導線（ＤＣ）と前記センサ設備（ＳＥＡ）との間の絶縁破壊を有効に防止し、また、前記引下げ導線（ＤＣ）の前記露出部と前記接続設備（ＣＡ）の前記露出部との間の表面フラッシュオーバーを、最小絶縁破壊電圧及び／又は最小フラッシュオーバー電圧までの電位差に対して防止するために有効であり、前記電位差が、５０ｋＶである、
請求項１に記載の雷測定システム（ＬＭＳ）。
【請求項３】
前記絶縁設備（ＩＮＳ）は、
【数２】
0006449917.tif 000005
で与えられる条件を達成するように配置され、ここにおいて、Ｄmat、iは前記絶縁設備（ＩＮＳ）を通してのｉ番目の距離要素を表し、Ｄsur、jは、例えば前記絶縁設備（ＩＮＳ）の表面上におけるｊ番目の距離要素を表し、Ｄair、kは空気を通してのｋ番目の距離要素を表し、Ｅmatは絶縁破壊を引き起こすために必要な電界を表し、Ｅsurは表面フラッシュオーバーを引き起こすために必要な電界を表し、Ｅairは空気フラッシュオーバーを引き起こすために必要な電界を表し、Ｃeffは、５０ｋＶである、
請求項１又は２に記載の雷測定システム（ＬＭＳ）。
【請求項４】
前記最小絶縁距離（ＭＩＤ）は、前記引下げ導線（ＤＣ）と前記センサ設備（ＳＥＡ）との間の電位差に対して絶縁破壊を防止するために有効であり、前記電位差は、５０ｋＶまでの電位差である、
請求項１〜３の何れか１項に記載の雷測定システム（ＬＭＳ）。
【請求項５】
前記最小表面距離（ＭＳＤ）は、前記引下げ導線（ＤＣ）と前記センサ設備（ＳＥＡ）との間の電位差に対して表面フラッシュオーバーを防止するために有効であり、前記電位差は、少なくとも５０ｋＶまでの電位差である、
請求項１〜４の何れか１項に記載の雷測定システム（ＬＭＳ）。
【請求項６】
前記センサ設備（ＳＥＡ）と、前記接続設備（ＣＡ）及び／又は前記引下げ導線（ＤＣ）の少なくとも一部が、前記絶縁設備（ＩＮＳ）に封入されており、これにより、
前記絶縁設備（ＩＮＳ）に封入されていない前記引下げ導線の露出部と、前記絶縁設備（ＩＮＳ）に封入されていない前記接続設備（ＣＡ）の露出部と、の間の最小空気距離（ＭＡＤ）を、更に画定している、
請求項１〜５の何れか１項に記載の雷測定システム（ＬＭＳ）。
【請求項７】
最小空気距離（ＭＡＤ）は、前記引下げ導線（ＤＣ）と前記接続設備（ＣＡ）との間の電位差に対して空気フラッシュオーバーを防止するために有効であり、前記電位差は、少なくとも５０ｋＶまでの電位差である、
請求項１〜６の何れか１項に記載の雷測定システム（ＬＭＳ）。
【請求項８】
前記絶縁設備（ＩＮＳ）は、熱硬化性ポリマ、熱可塑性ポリマ、複合材料、又はそれらの任意の組み合わせを備えるリストから選択される絶縁材料から構成されており、及び／又は、前記絶縁設備（ＩＮＳ）は、絶縁材料から構成されており、前記絶縁材料は、少なくとも１０9Ω・ｍの抵抗率を有し、
前記絶縁設備（ＩＮＳ）は、絶縁材料から構成されており、前記絶縁材料は、少なくとも５ｋＶ／ｍｍの絶縁破壊電界強度を示し、及び／又は、前記絶縁設備（ＩＮＳ）は、絶縁材料から構成されており、前記絶縁材料は、少なくとも１００Ｖ／ｍｍまでの電圧の表面フラッシュオーバーを防止するために有効である、
請求項１〜７の何れか１項に記載の雷測定システム（ＬＭＳ）。
【請求項９】
前記センサ設備（ＳＥＡ）は、更なるセンサ絶縁体（ＦＩＮ）を備えており、
前記絶縁設備（ＩＮＳ）と更なるセンサ絶縁体（ＦＩＮ）とは、異なる絶縁材料から構成されている、
請求項１〜８の何れか１項に記載の雷測定システム（ＬＭＳ）。
【請求項１０】
前記絶縁設備（ＩＮＳ）は、前記引下げ導線（ＤＣ）に対する前記センサ設備（ＳＥＡ）の位置を、画定して固定する、
請求項１〜９の何れか１項に記載の雷測定システム（ＬＭＳ）。
【請求項１１】
前記データ収集ユニット（ＤＣＵ）は、
前記引下げ導線（ＤＣ）における電気的パラメータに対応する値をサンプリングするための測定及びサンプリングのユニットと、
アナログ−デジタル変換器と、
処理ユニットと、
記憶ユニットと、
を備えている、
請求項１〜１０の何れか１項に記載の雷測定システム（ＬＭＳ）。
【請求項１２】
前記雷測定システム（ＬＭＳ）は、風力タービンに設置されている、
請求項１〜１１の何れか１項に記載の雷測定システム（ＬＭＳ）。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか１項に記載の雷測定システム（ＬＭＳ）を、風力タービンに設置する方法であって、
前記雷測定システム（ＬＭＳ）は、
前記センサ設備（ＳＥＡ）と共に設置されている接続引下げ導線（ＣＤＣ）を構成するガルバニック要素を備え、
前記方法は、
それぞれが、前記引下げ導線（ＤＣ）を切断することより形成される切断端部を有する、２つの異なる引下げ導線（ＤＣ１、ＤＣ２）を形成するために、前記引下げ導線（ＤＣ）を切断するステップと、
前記２つの異なる引下げ導線（ＤＣ１、ＤＣ２）の前記切断端部のそれぞれを、前記接続引下げ導線（ＣＤＣ）の反対側の端部に接続し、これにより、単一の合成引下げ導線（ＤＣ）を形成するステップと、
を備えている、
方法。
【請求項１４】
請求項１〜１２の何れか１項に記載の雷測定システム（ＬＭＳ）を、風力タービンに設置する方法であって、
前記方法は、
前記センサ設備（ＳＥＡ）と前記絶縁設備（ＩＮＳ）を、前記風力タービンに設置するステップと、
前記引下げ導線（ＤＣ）を、前記センサ設備（ＳＥＡ）の貫通孔に通すステップと、
前記データ収集ユニット（ＤＣＵ）を、前記接続設備（ＣＡ）を使用して、前記センサ設備（ＳＥＡ）と接続するステップと、
を備えている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の、風力タービン内の引下げ導線における雷電流パラメータを測定するための雷測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな雷測定システムがこの技術において知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、動作中の風力タービンには、そのような雷測定システムの設置に関連した実際上の問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、第１の態様においては、風力タービン内の引下げ導線における雷電流パラメータを測定するための雷測定システムに関し、
雷測定システムは、
引下げ導線を測定するために配置されているセンサ設備と、
データ収集ユニットと、
センサ設備をデータ収集ユニットと電気的に接続する接続設備と、
絶縁設備を備え、
センサ設備と、接続設備及び／又は引下げ導線の少なくとも一部は、絶縁設備に封入されており、それにより、
センサ設備と引下げ導線との間の最小絶縁距離と、
絶縁設備に封入されていない引下げ導線の露出部と、絶縁設備に封入されていない接続設備の露出部との間の最小表面距離を画定し、
これらの距離に対して、絶縁設備は、引下げ導線とセンサ設備との間の絶縁破壊を防止し、及び引下げ導線の露出部と接続設備の露出部との間の表面フラッシュオーバーを防止するために有効である。
【０００５】
本発明の目的は、従来の雷測定システムに関連する問題を解決することである。
【０００６】
本発明の１つの利点は、引下げ導線とデータ収集ユニットとの間のガルバニック分離が達成されるということである。
【０００７】
本発明の１つの利点は、引下げ導線とデータ収集ユニットとの間のガルバニック分離が、特殊な測定技術を適用することなく達成されるということである。すなわち、性能が判明している比較的ありふれた測定技術に対してさえも、ガルバニック分離を設けることができるということである。
【０００８】
本発明の１つの利点は、最小表面距離、及び同時に最小絶縁距離を確立することにより、データ収集ユニットを、落雷電流から安全に保つことができるということである。これにより、データ収集ユニットの性能及び寿命は、特に、落雷が頻発する領域における風力タービンに設置されるときにかなり増大する。絶縁設備は、引下げ導線を流れる雷電流に関連する電圧が、引下げ導線からセンサ設備内への絶縁設備を突き破ることを、確立された最小絶縁距離により防止し、及び絶縁設備は、引下げ導線を流れる雷電流に関連する電圧が、引下げ導線から接続設備上への絶縁設備の表面上の表面フラッシュオーバーを生成することを、確立された最小表面距離により防止するので、データ収集ユニットは引下げ導線から、及び引下げ導線における過度の電圧及び／又は電流から効果的に絶縁されて保たれる。すなわち、引下げ導線とデータ収集ユニットとの間の効果的なガルバニック絶縁を絶縁設備により確立することにより、データ収集ユニットは、それが測定を行う引下げ導線を流れる雷電流の危険な影響から安全に保たれ、風力タービンは、落雷が多発する領域においてさえ、必要な雷監視下で動作できる。
【０００９】
雷測定システムに関連する１つの問題は、雷に晒されることによる過度の電圧及び／又は電流を示している引下げ導線を測定することにより、雷測定システム自身も相対的にこれらの電圧及び／又は電流に晒されることになり、従って、相対的に短い予測寿命しか有せず、例えば、最初の落雷でダウンすることがあるいうことである。これは、これ以降の落雷が測定されず、風力タービンを、雷による損傷に対して監視することができないので問題となる。風力タービン、例えば、風力タービンブレードに対する微小な雷による損傷でさえ、積極的に対処されなければ、致命的なタービンの損傷になり得る。従って、風力タービンの雷測定システムが損傷を受けて風力タービンを監視できない場合は、何れの雷による損傷も知ることができず、従って、損傷は制約を受けることなく発展し得る。更に、そのような雷測定システムは、交換するには相対的に高価である。
【００１０】
本発明の１つの利点は、上記の問題を解決できるということである。
【００１１】
本発明の１つの利点は、センサ設備、接続設備、及びデータ収集ユニットは雷に対して保護され、風力タービンに対する追加的落雷のデータを、落雷により損傷を受けることなく記録できるということである。
【００１２】
本発明に関して、センサ設備が適切に絶縁されて絶縁破壊を防止する場合でさえ、センサ設備は、依然として表面フラッシュオーバーの影響を受け易いことがよくあるということを理解することは重要である。実際、発明者は、そのような設置を表面フラッシュオーバーから保護することは、所与の設定においては、絶縁材料の相対的に短い距離が絶縁破壊を防止するために有効であるが、遥かに長い表面距離が表面フラッシュオーバーを防止するためには必要であるので、実際には、相対的に複雑であるということは認識していた。
【００１３】
本発明の実施の形態によれば、雷測定システムを設置して風力タービンの一部とすること、又は、風力タービンに設置されるように少なくとも適合できるということ、すなわち、雷測定システムは、風力タービンの引下げ導線における雷電流パラメータを測定するために適合されているということは理解されるべきである。
【００１４】
更に、実施の形態によれば、センサ設備は、引下げ導線を測定するために配置されるように適合されているということは理解されるべきである。
【００１５】
最後に、実施の形態によれば、絶縁設備は、センサ設備を封入し、絶縁設備に封入されている接続設備の少なくとも一部及び／又は引下げ導線の少なくとも一部を封入するように適合されているということは理解されるべきである。従って絶縁設備は、風力タービンに設置されたときに、引下げ導線とセンサ設備との間の絶縁破壊を防止し、風力タービンに設置されたときに、引下げ導線の露出部と接続設備の露出部との間の表面フラッシュオーバーを防止するために有効である。
【００１６】
本発明の利点のある実施の形態によれば、絶縁設備は、引下げ導線とセンサ設備との間の絶縁破壊、及び引下げ導線の露出部と接続設備の露出部との間の表面フラッシュオーバーを、最小絶縁破壊電圧及び／又は最小表面フラッシュオーバー電圧までの電位差に対して防止するために有効であり、この電位差は、５０ｋＶ、好ましくは７５ｋＶ、より好ましくは１００ｋＶ、更により好ましくは１２０ｋＶ、最も好ましくは１４０ｋＶ、例えば１６０ｋＶ、例えば１８０ｋＶ、例えば２００ｋＶ、である。
【００１７】
上記の実施の形態に関して、引下げ導線の露出部と接続設備の露出部との間の放電に対する電気放電の全体経路は、材料の表面に沿って、及び材料を通して構成されるということを理解することは重要である。更に、そのような組み合わされた距離又は経路が無数に存在するということを理解することは重要である。そのような組み合わされた距離のそれぞれに対して、一方の引下げ導線の露出部と、他方の接続設備又はセンサ設備の露出部との間のある電位差が、表面フラッシュオーバー及び／又は絶縁破壊を引き起こすためには必要である。そのような電位差は、最小表面フラッシュオーバー電圧及び最小絶縁破壊電圧とそれぞれ称される。従って、最小表面フラッシュオーバー電圧及び最小絶縁破壊電圧の最低電圧が例えば５０ｋＶの場合は、一方の側のセンサ設備又は接続設備と、他方の側の引下げ導線との間の電位差は、如何なるフラッシュオーバー及び／又は絶縁破壊をも引き起こすためには、少なくとも５０ｋＶでなければならず、従って、絶縁設備は、少なくとも５０ｋＶまでの電位差の如何なるフラッシュオーバー及び／又は絶縁破壊をも防止するために有効である。
【００１８】
上記の実施の形態の１つの利点は、センサ設備、接続設備、及びデータ収集ユニットは雷に対して保護され、風力タービンに対する追加的落雷のデータを、落雷により損傷を受けることなく記録できるということである。
【００１９】
本発明の利点のある実施の形態によれば、絶縁設備は、
【数１】
0006449917.tif 000002
で与えられる条件を達成するように配置され、ここにおいて、Ｄmat、iは絶縁設備を通してのｉ番目の距離要素を表し、Ｄsur、jは、例えば絶縁設備の表面上におけるｊ番目の距離要素を表し、Ｅmatは絶縁破壊を引き起こすために必要な電界を表し、Ｅsurは表面フラッシュオーバーを引き起こすために必要な電界を表し、Ｃeffは５０ｋＶ、好ましくは７５ｋＶ、より好ましくは１００ｋＶ、更により好ましくは１２０ｋＶ、最も好ましくは１４０ｋＶ、例えば１６０ｋＶ、例えば１８０ｋＶ、例えば２００ｋＶ、である。
【００２０】
上記の実施の形態は、フラッシュオーバー及び／又は絶縁破壊を任意の可能な経路に沿って引き起こすために必要な電界強度の合計である最小故障電圧は、少なくとも５０ｋＶ、例えば７５ｋＶ、例えば１００ｋＶ、例えば１２０ｋＶ、例えば１４０ｋＶ、例えば１６０ｋＶ、例えば１８０ｋＶ、例えば２００ｋＶ、であることを意味している。この点において、最小故障電圧は、表面に沿う、及び絶縁設備を通しての組み合わせ経路に対する、最小表面フラッシュオーバー電圧、絶縁破壊電圧、及び任意の有効電圧の最低電圧として理解できる。従って、上記の実施の形態によれば、絶縁設備は、確立された最小表面距離及び最小絶縁距離により、故障電圧までの電圧に対して、如何なる表面フラッシュオーバー、絶縁破壊、又はそれらの組み合わせをも防止するように適合されている。
【００２１】
上記の実施の形態の１つの重要な利点は、雷測定システムは、少なくとも特定の電圧に対しては、引下げ導線における雷電流により損傷を受けないということである。絶縁設備により促進される保護により、表面フラッシュオーバー及び／又は絶縁破壊は、有効障壁を超えなくてはならず、これは、一方の引下げ導線と、他方の接続設備又はセンサ設備との間に、少なくとも故障電圧の電位差を電気放電が起こる前に必要とする。それにより、データ収集ユニットは、引下げ導線により伝導される幾つかの追加的落雷の期間を通して、センサ設備との直接の電気的接触が可能とされる。
【００２２】
上記の実施の形態の１つの利点は、センサ設備、接続設備、及びデータ収集ユニットは雷に対して保護され、風力タービンに対する追加的落雷のデータを、落雷により損傷を受けることなく記録できるということである。
【００２３】
本発明の利点のある実施の形態によれば、絶縁設備は、
【数２】
0006449917.tif 000003
で与えられる条件を達成するように配置され、ここにおいて、Ｄmat、iは絶縁設備（ＩＮＳ）を通してのｉ番目の距離要素を表し、Ｄsur、jは、例えば絶縁設備の表面上におけるｊ番目の距離要素を表し、Ｄair、kは空気を通してのｋ番目の距離要素を表し、Ｅmatは絶縁破壊を引き起こすために必要な電界を表し、Ｅsurは表面フラッシュオーバーを引き起こすために必要な電界を表し、Ｅairは空気フラッシュオーバーを引き起こすために必要な電界を表し、Ｃeffは、５０ｋＶ、好ましくは７５ｋＶ、より好ましくは１００ｋＶ、更により好ましくは１２０ｋＶ、更により好ましくは１４０ｋＶ、例えば１６０ｋＶ、例えば１８０ｋＶ、例えば２００ｋＶ、である。
【００２４】
上記の実施の形態は、フラッシュオーバー及び／又は絶縁破壊を任意の可能な経路に沿って引き起こすために必要な電界強度の合計である最小故障電圧は、少なくとも５０ｋＶ、例えば７５ｋＶ、例えば１００ｋＶ、例えば１２０ｋＶ、例えば１４０ｋＶ、例えば１６０ｋＶ、例えば１８０ｋＶ、例えば２００ｋＶ、であることを意味している。この点において、最小故障電圧は、表面に沿う、空気を通しての、及び絶縁設備を通しての組み合わせ経路に対する最小表面フラッシュオーバー電圧、最小空気フラッシュオーバー電圧、絶縁破壊電圧、及び任意の有効電圧の最低電圧と理解できる。従って、上記の実施の形態によれば、絶縁設備は、確立された最小表面距離、最小絶縁距離、及び最小空気距離により、故障電圧までの電圧に対して、如何なる表面フラッシュオーバー、空気フラッシュオーバー、絶縁破壊、又はそれらの組み合わせをも防止するように適合されている。
【００２５】
上記の実施の形態の１つの利点は、センサ設備、接続設備、及びデータ収集ユニットは雷に対して保護され、風力タービンに対する追加的落雷のデータを、落雷により損傷を受けることなく記録できるということである。
【００２６】
本発明の利点のある実施の形態によれば、最小絶縁距離は、引下げ導線とセンサ設備との間の電位差に対して絶縁破壊を防止するために有効であり、この電位差は、５０ｋＶまでの、好ましくは７５ｋＶまでの、より好ましくは１００ｋＶまでの、更により好ましくは１２０ｋＶまでの、最も好ましくは１４０ｋＶまでの、例えば１６０ｋＶまでの、例えば１８０ｋＶまでの、例えば２００ｋＶまでの電位差である。
【００２７】
上記の実施の形態の１つの利点は、センサ設備、接続設備、及びデータ収集ユニットは雷に対して保護され、風力タービンに対する追加的落雷のデータを、落雷により損傷を受けることなく記録でき、特に絶縁破壊に対して保護されているということである。
【００２８】
本発明の利点のある実施の形態によれば、上記の最小表面距離は、引下げ導線とセンサ設備との間の電位差に対して表面フラッシュオーバーを防止するために有効であり、この電位差は、少なくとも５０ｋＶまでの、好ましくは７５ｋＶまでの、より好ましくは１００ｋＶまでの、更により好ましくは１２０ｋＶまでの、最も好ましくは１４０ｋＶまでの、例えば１６０ｋＶまでの、例えば１８０ｋＶまでの、例えば２００ｋＶまでの電位差である。
【００２９】
上記の実施の形態の１つの利点は、センサ設備、接続設備、及びデータ収集ユニットは雷に対して保護され、風力タービンに対する追加的落雷のデータを、落雷により損傷を受けることなく記録でき、特に表面フラッシュオーバーに対して保護されているということである。
【００３０】
本発明の利点のある実施の形態によれば、センサ設備と、接続設備及び／又は引下げ導線の少なくとも一部が絶縁設備に封入されており、それにより更に、
絶縁設備に封入されていない引下げ導線の露出部と、絶縁設備に封入されていない接続設備の露出部との間の最小空気距離を画定している。
【００３１】
上記の実施の形態の１つの利点は、センサ設備、接続設備、及びデータ収集ユニットは雷に対して保護され、風力タービンに対する追加的落雷のデータを、落雷により損傷を受けることなく記録でき、特に空気フラッシュオーバーに対して保護されているということである。
【００３２】
本発明の利点のある実施の形態によれば、最小空気距離は、引下げ導線と接続設備との間の電位差に対して空気フラッシュオーバーを防止するために有効であり、この電位差は、少なくとも５０ｋＶまでの、好ましくは７５ｋＶまでの、より好ましくは１００ｋＶまでの、更により好ましくは１２０ｋＶまでの、最も好ましくは１４０ｋＶまでの、例えば１６０ｋＶまでの、例えば１８０ｋＶまでの、例えば２００ｋＶまでの電位差である。
【００３３】
上記の実施の形態の１つの利点は、センサ設備、接続設備、及びデータ収集ユニットは雷に対して保護され、風力タービンに対する追加的落雷のデータを、落雷により損傷を受けることなく記録でき、特に空気フラッシュオーバーに対して保護されているということである。
【００３４】
本発明の利点のある実施の形態によれば、最小表面距離は、少なくとも３０ｃｍ、好ましくは少なくとも５０ｃｍ、より好ましくは少なくとも７０ｃｍ、更により好ましくは少なくとも８０ｃｍ、最も好ましくは少なくとも９０ｃｍ、例えば少なくとも１００ｃｍ、例えば少なくとも１２５ｃｍ、例えば少なくとも１５０ｃｍ、である。
【００３５】
本発明の利点のある実施の形態によれば、最小絶縁距離は、少なくとも５ｍｍ、好ましくは少なくとも８ｍｍ、より好ましくは少なくとも１０ｍｍ、更により好ましくは少なくとも１２ｍｍ、最も好ましくは少なくとも１４ｍｍ、例えば少なくとも１６ｍｍ、例えば少なくとも１８ｍｍ、例えば少なくとも２０ｍｍ、である。
【００３６】
本発明の利点のある実施の形態によれば、最小空気距離は、少なくとも１０ｃｍ、好ましくは少なくとも１５ｃｍ、より好ましくは少なくとも２０ｃｍ、更により好ましくは少なくとも２４ｃｍ、最も好ましくは少なくとも２８ｃｍ、例えば少なくとも３２ｃｍ、例えば少なくとも３６ｃｍである。
【００３７】
本発明の利点のある実施の形態によれば、絶縁設備は、保持表面、例えば、風力タービンブレードの表面に支持され固定され、
最小表面距離は、保持表面に実質的に平行である。
【００３８】
上記の実施の形態の１つの利点は、引下げ導線と風力タービンブレードの表面との間の距離が削減できることがよくあるということである。特に、センサ設備が、引下げ導線の測定を可能にするために引下げ導線が通されるコイルを備えているときは、コイルはある距離、例えば、最小絶縁距離だけ、有効最小表面距離を確立するために保持表面から離れていることが必要となることがよくある。しかし、最小表面距離と保持表面を実質的に平行に保つことにより、引下げ導線を保持表面に相対的に近接して、例えば、最小絶縁距離の２倍又は３倍に対応する距離内に保つことができる。引下げ導線とブレード表面との間の距離を減少することにより、より強固且つ長期にわたり安定している設備を達成できる。引下げ導線を曲げることは、引下げ導線の弱点となることがあるので、引下げ導線を内部ブレード表面に隣接して、又は内部ブレード表面の少なくとも非常に近くに置き、それにより引下げ導線の曲がり量を最小限にすることにより、相当な利点を達成できる。
【００３９】
ある例としての実施の形態においては、保持表面は、風力タービンブレードの内部又は外部表面であってよく、好ましくは、ブレードの根元の近くである。しかし、代替の例としての実施の形態においては、保持表面は、風力タービンハブの外部表面、又は風力タービンの別の内部又は外部表面であってよい。
【００４０】
種々の例としての実施の形態においては、実質的に平行とは、平行から２０°を超えてずれていないというような、平行から１５°を超えてずれていないというような、平行から１０°を超えてずれていないというような、平行から５°を超えてずれていないというような、平行から２５°を超えてずれていないことと理解してよい。
【００４１】
本発明の利点のある実施の形態によれば、絶縁設備に封入されている接続設備の一部と、保持表面との間の距離は、５ｍｍと２０ｃｍの間であり、好ましくは５ｍｍと１５ｃｍの間であり、より好ましくは５ｍｍと１０ｃｍの間であり、最も好ましくは、５ｍｍと５ｃｍの間である。
【００４２】
上記の実施の形態の利点は、センサ設備と絶縁設備のすべての部分を、保持表面に相対的に近接して保つことができるということである。それにより、例えば、保守要員がセンサ設備及び／又は絶縁設備に損傷を与えるリスクがより少なくなることにより、雷測定システムの寿命を延ばすことができる。
【００４３】
本発明の利点のある実施の形態によれば、雷測定システムは、実質的に絶縁設備により形成されている搭載設備を備えている。
【００４４】
上記の実施の形態の１つの利点は、引下げ導線を、保持表面に相対的に近接して保つことができるということである。これは、その結果、機械的応力を制限し、そのため引下げ導線の機械的耐久性を高めることができる。搭載設備は、絶縁設備から構成されているので、接続設備及び／又は引下げ導線のうち、少なくとも部分的に絶縁設備に封入されている方を、保持表面に相対的に近接して維持できる。また、絶縁設備はセンサ設備を封入しているので、センサ設備を、保持表面に非常に近接して位置させることもできる。実施の形態によっては、センサ設備は引下げ導線に対してあるやり方で位置させなくてはならず、そして引下げ導線にかなり近接して、例えば、引下げ導線を封入して位置させなければならないことがよくあるので、センサ設備を保持表面に近接して位置させることができない配置は、少なくともセンサ設備の位置においては、引下げ導線も同様に保持表面から除去しなくてはならないということに繋がることがよくあり、これは、引下げ導線が再び実質的に非直線となることに繋がり、これは、少なくとも幾つかの実施の形態においては、相当な欠点となり得る。上記の実施の形態と利点は、最小表面距離が、保持表面、例えば、風力タービンブレードの表面に実質的に平行であるときに特に顕著となる。
【００４５】
すなわち、絶縁設備は、一方の側の引下げ導線と、他方のセンサ設備又は接続設備との間の絶縁性を促進するだけではなく、絶縁設備を保持表面に搭載して固定するための搭載設備の支援もする。最後に、絶縁設備は、センサ設備と、接続設備の一部を、外部の影響、例えば、動作中の風力タービンにおける振動及び、例えば保守要員が、例えば、絶縁設備上を、又は絶縁設備の近くを歩く、又は移動するときに受ける衝撃のような外部の影響からの保護を促進する。
【００４６】
本発明の実施の形態によれば、雷測定システムは、少なくとも部分的には絶縁設備により形成されている搭載設備を備えている。
【００４７】
本発明の利点のある実施の形態によれば、絶縁設備は、熱硬化性ポリマ、熱可塑性ポリマ、複合材料、又はそれらの任意の組み合わせを備えるリストから選択される絶縁材料から構成されている。
【００４８】
代替の実施の形態によれば、絶縁設備は、他の絶縁材料又は複合物を備えることができる。そのような他の絶縁材料は、セラミック材料、磁器、ガラス、プラスチック、ポリマ材料、ゴム、又はそれらの組み合わせを備えることができる。幾つかの実施の形態においては、異なる絶縁材料の組み合わせを、複合材料として形成すると利点がある。しかし、他の実施の形態においては、絶縁設備は、異なる絶縁材料により形成されている幾つかの絶縁部品から形成できる。例としての実施の形態においては、絶縁設備は、例えば、ガラス又は磁器により形成され、プラスチック又はゴム材料で接続されている幾つかの絶縁ディスクを備えることができる。
【００４９】
本発明の利点のある実施の形態によれば、絶縁設備は、絶縁材料で作られており、絶縁材料は、少なくとも１０9Ω・ｍの抵抗率を有し、例えば少なくとも１０10Ω・ｍ、例えば少なくとも１０11Ω・ｍ、例えば少なくとも１０12Ω・ｍ、例えば少なくとも１０13Ω・ｍ、の抵抗率を有する。
【００５０】
上記の実施の形態の１つの利点は、相対的に高い抵抗率を有する絶縁材料はまた、相対的に高い破壊電界強度も典型的に示すので、従って、絶縁破壊及び／又は表面フラッシュオーバーに対して相対的に抵抗性があるということである。
【００５１】
本発明の利点のある実施の形態によれば、絶縁設備は、絶縁材料で作られており、この絶縁材料は、少なくとも５ｋＶ／ｍｍ、好ましくは少なくとも８ｋＶ／ｍｍ、より好ましくは少なくとも１０ｋＶ／ｍｍ、最も好ましくは少なくとも１５ｋＶ／ｍｍ又は少なくとも２０ｋＶ／ｍｍ、の絶縁破壊電界強度を示す。
【００５２】
相対的に高い絶縁破壊電界強度を有する絶縁材料を使用することの１つの利点は、最小絶縁距離をより短く保つことができる、すなわち、使用しなくてはならない材料がより少ないということである。
【００５３】
ある例としての実施の形態においては、絶縁破壊電界強度は、少なくとも３０ｋＶ／ｍｍ、少なくとも３５Ｖ／ｍｍ、又は少なくとも４０ｋＶ／ｍｍ、とすることができる。しかし、ある他の代替実施の形態においては、比較的小さい絶縁破壊電界強度、例えば２ｋＶ／ｍｍ、の材料を使用できる。
【００５４】
本発明の利点のある実施の形態によれば、絶縁設備は、絶縁材料で作られており、この絶縁材料は、少なくとも１００Ｖ／ｍｍまでの、好ましくは少なくとも１２５Ｖ／ｍｍまでの、より好ましくは少なくとも１５０Ｖ／ｍｍまでの、最も好ましくは少なくとも１７５Ｖ／ｍｍ又は少なくとも２００Ｖ／ｍｍまでの、電圧の表面フラッシュオーバーを防止するために有効である。
【００５５】
相対的に高い電界強度が、表面フラッシュオーバーを誘発するために必要な場合に、絶縁材料を使用することの１つの利点は、最小表面距離をより短く保つことができる、すなわち、使用しなくてはならない材料がより少ないということである。
【００５６】
本発明の実施の形態によれば、絶縁設備は、相対的に高い機械的強度を有する絶縁材料から構成されている。
【００５７】
本発明の利点のある実施の形態によれば、絶縁設備は、少なくとも１００〜４００Ｈｚ、好ましくは１０〜５００Ｈｚ、より好ましくは５〜８００Ｈｚの範囲内の振動周波数を有し、少なくとも４ｇ、好ましくは少なくとも６ｇ、より好ましくは少なくとも７ｇまでの最大加速度を有する振動に耐えるように適合されている。
【００５８】
幾つかの実施の形態によれば、１Ｈｚ、０．５Ｈｚ、又は０．２５Ｈｚにまでも低いような、上記の実施の形態におけるより更に低い振動周波数を有する振動に耐えるように適合されている絶縁設備を使用することは利点である。
【００５９】
本発明の利点のある実施の形態によれば、接続設備は、内部接続設備絶縁体のような、更なる接続設備絶縁体を備えている。
【００６０】
本発明の実施の形態によれば、内部接続設備絶縁体は、好ましくは、絶縁設備より下方に位置している絶縁体として理解できる。
【００６１】
本発明の利点のある実施の形態によれば、更なる接続設備絶縁体は、実質的にセンサ設備からデータ収集ユニットに延伸している。
【００６２】
本発明の実施の形態によれば、センサ設備からデータ収集ユニットに実質的に延伸している更なる絶縁体は、センサ設備とデータ収集ユニットとの間の距離の、少なくとも９０％、例えば少なくとも９５％、をカバーできる。
【００６３】
本発明の利点のある実施の形態によれば、絶縁設備と更なる接続設備絶縁体は、異なる絶縁材料から構成されている。
【００６４】
本発明の利点のある実施の形態によれば、ロゴウスキーコイルのようなセンサ設備は、内部センサ絶縁体のような更なるセンサ絶縁体を備えている。
【００６５】
本発明の利点のある実施の形態によれば、絶縁設備と更なるセンサ絶縁体は、異なる絶縁材料から構成されている。
【００６６】
本発明の実施の形態によれば、引下げ導線は、更なる絶縁体を備えることができる。
【００６７】
本発明の利点のある実施の形態によれば、雷測定システムは、１００ｍＨｚから５ＭＨｚ、好ましくは１０ｍＨｚから８ＭＨｚ、最も好ましくは１ｍＨｚから１０ＭＨｚの周波数帯域内で測定をするように適合されている。
【００６８】
上記の実施の形態の１つの利点は、雷測定システムは、雷測定システムをフラッシュオーバー及び／又は絶縁破壊に晒すことなく、相対的に高い精度で、引下げ導線における雷電流における変化を測定及び分析するように適合されているということである。
【００６９】
本発明の利点のある実施の形態によれば、引下げ導線は、風力タービンブレードの内部表面のような保持表面に、センサ設備により固定されている。
【００７０】
本発明の利点のある実施の形態によれば、固定は、風力タービンの動作中に有効である。
【００７１】
例えば、動作中の風力タービンにおける振動は相対的に大きく、幾つかのシステムは、制御された実験室の条件においてテストされたときしか稼働できないということを理解すべきである。しかし、絶縁設備により、センサ設備は安定に保たれる。
【００７２】
本発明の利点のある実施の形態によれば、引下げ導線は、風力タービンブレードの内部表面のような保持表面に、保持表面に沿う引下げ導線の長さの部分に沿って固定されており、この部分の長さは、保持表面に沿う引下げ導線の長さの、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも６０％、より好ましくは少なくとも７０％、更により好ましくは少なくとも８０％、最も好ましくは少なくとも９０％、である。
【００７３】
上記の実施の形態の１つの利点は、引下げ導線は、センサ設備の場所においてさえ、保持表面に固定して保つことができるということである。センサ設備、特に、ロゴウスキーコイルは、典型的には、引下げ導線を封入又は取り囲む必要があり、従って、絶縁設備もまた、同じことをすることが必要であるので、引下げ導線は、センサ設備の位置において、保持表面から除去されなくてはならない。そのような固定されていない引下げ導線又は引下げ導線の一部は、例えば、強い電気力学的力により、動作中の風力タービンの厳しい環境においては制限のある耐久性となるので、重大な欠点となり得る。従って、引下げ導線は典型的には、最長可能距離に沿って保持表面に固定されて保たれている。しかし、センサ設備の位置において引下げ導線を解放するときは、引下げ導線の部分は相対的に弱体化する。しかし、引下げ導線を、センサ設備と、引下げ導線が封入されている絶縁設備により固定することにより、利点のある実施の形態が得られる。
【００７４】
本発明の利点のある実施の形態によれば、絶縁設備は、引下げ導線に対するセンサ設備の位置を画定して固定する。
【００７５】
上記の実施の形態１つの利点は、センサ設備による、引下げ導線における雷電流の測定は、改善された正確さ及び精度で行うことができるということである。典型的には、引下げ導線に対するセンサ設備の位置における変化は、測定を変化させ、精度を下げることに繋がり得る。また、引下げ導線が、センサ設備に対して予期される場所に位置していない場合は、不正確さが起こり得る。従って、センサ設備に対する引下げ導線の位置を画定して固定することにより、改善された正確さ及び精度を得ることができる。上記の実施の形態は、センサ設備がロゴウスキーコイルを備えているときに特に利点となる。多くのロゴウスキーコイルは、引下げ導線とロゴウスキーコイルの相対的位置に拘わらず相対的に精度がよく正確であるとしても、相対的位置における変化は、行われる測定において、最大１又は２％のずれをしばしば引き起こし得る。
【００７６】
本発明の利点のある実施の形態によれば、センサ設備に対する引下げ導線の位置は、少なくとも２０ｍｍの精度で固定されており、例えば少なくとも１０ｍｍ、例えば少なくとも５ｍｍ、例えば少なくとも２ｍｍの精度で固定されている。
【００７７】
すなわち、上記の実施の形態によれば、センサ設備に対する引下げ導線の位置は、２０ｍｍを超えないで変化でき、例えば１０ｍｍを超えないで、例えば５ｍｍを超えないで、例えば２ｍｍを超えないで変化できる。しかし、幾つかの実施の形態においては、引下げ導線の位置は、例えば、引下げ導線を絶縁設備に接着させることにより、又は引下げ導線を絶縁設備に鋳造することにより、１ｍｍを超えないで、更には０．１ｍｍを超えないで変化するように固定できる。
【００７８】
本発明の利点のある実施の形態によれば、センサ設備に対する引下げ導線の位置は、風力タービンの動作中は固定されている。
【００７９】
上記の実施の形態の１つの利点は、センサ設備に対する引下げ導線の固定が安定し、例えば振動のような動作中の風力タービン厳しい環境に耐えることができるということである。
【００８０】
本発明の利点のある実施の形態によれば、センサ設備は、引下げ導線における電流の変化のような電気的パラメータに基づく電気信号を生成するように適合されている。
【００８１】
そのような生成された電気信号は、例えば、引下げ導線における電流の変化のような電気的パラメータに比例し、又はその電気的パラメータの関数として少なくとも単調増加できる。従って、異なる引下げ導線の電流又は電流の変化に対するセンサ設備の応答を知ることにより、実際の電流又は電流の変化を確立できる。上記の実施の形態１つの例は、ロゴウスキーコイルのようなセンサを使用することであり、センサは、引下げ導線における電気的パラメータ、すなわち引下げ導線における電流に基づく結果としての磁場の変化に基づく電圧である電気信号を生成する。他の例においては、電気的パラメータは、例えば電流であり、引下げ導線における電気的パラメータは、例えば、引下げ導線における電流であってよい。
【００８２】
本発明の利点のある実施の形態によれば、センサ設備は、引下げ導線における電流の変化のような電気的パラメータに基づく電気信号を生成するように適合されているコイルを備えている。
【００８３】
本発明の利点のある実施の形態によれば、コイルはロゴウスキーコイルである。
【００８４】
上記の実施の形態の利点は、ロゴウスキーコイルは相対的に正確であり、実質的に空気及び／又は誘電体材料のコアのため、相対的に高い帯域幅を有しているということである。しかし、ロゴウスキーコイルは引下げ導線と直接に物理的接触する必要はないが、引下げ導線とロゴウスキーコイルとの間のフラッシュオーバー及び／又は絶縁破壊は依然として起こり得る。しかし、本発明に係る絶縁設備により、ロゴウスキーコイルと、データ収集ユニットのような、ロゴウスキーコイルに電気的に接続されている要素を、引下げ導線における雷電流から保護することができる。
【００８５】
本発明の利点のある実施の形態によれば、ロゴウスキーコイルは、
多数のコイル巻き線と、
コイル巻き線内部の戻りループを備えている。
【００８６】
本発明の利点のある実施の形態によれば、ロゴウスキーコイルは、磁気化可能な材料を実質的に使用していない、戻りループとは別のコアを有している。
【００８７】
例としての実施の形態によれば、ロゴウスキーコイルのコアは空気コア、１つ以上の誘電体材料を備える誘電体コア、又はそれらの組み合わせであってよい。
【００８８】
本発明の利点のある実施の形態によれば、ロゴウスキーコイルは、
巻き線部と、
戻りループを備え、
巻き線部は、複数の、後続して電気的に接続されている、例えば、円形又は半円形を形成している巻き線を備え、
戻りループは、巻き線部の１つの端部に接続されており、巻き線部の実質的にすべての巻き線の内部で巻き線部の反対側の端部に向けて戻っている。
【００８９】
例としての実施の形態によれば、巻き線部は、円形巻き線と共に、円形又は半円形のトロイド状の形を形成している。しかし、代替の例としての実施の形態においては、巻き線部を形成する巻き線は長方形又は他の非円形を有することができ、ロゴウスキーコイルの全体の形は円形又は半円形であるが、トロイドは、例えば、円形又は長方形断面を有することができる。更に別の代替の例としての実施の形態においては、ロゴウスキーコイルの全体の形は、円形からずれてもよく、例えば、長方形又は他の形を形成できる。しかし、好適な実施の形態によれば、ロゴウスキーコイルの全体の形はトロイド形、すなわち円形又は半円形であるが、個々の巻き線は、例えば、円形又は長方形を有することができる。
【００９０】
本発明の利点のある実施の形態によれば、コイルは、好ましくはロゴウスキーコイルであり、引下げ導線の周りの角度方向の空間の、少なくとも５０％を取り囲んでおり、例えば少なくとも６０％を、例えば少なくとも７０％を、例えば少なくとも８０％を、例えば少なくとも９０％を、例えば少なくとも９５％を、例えば少なくとも９８％を、取り囲んでいる。
【００９１】
本発明の利点のある実施の形態によれば、コイルは、好ましくはロゴウスキーコイルであり、引下げ導線の周りの角度方向の空間の、少なくとも９９％を取り囲んでおり、例えば少なくとも９９．５％を、例えば少なくとも９９．８％を、例えば少なくとも９９．９％を、例えば１００．０％を、取り囲んでいる。
【００９２】
上記の実施の形態の１つの利点は、特に高周波数での、引下げ導線における雷電流パラメータの測定の増大した正確さである。
【００９３】
本発明の利点のある実施の形態によれば、データ収集ユニットは、ＥＭＣ筐体に封入されている。
【００９４】
上記の実施の形態の１つの利点は、データ収集ユニットは、ＥＭＣ筐体の外部の電磁気環境から相対的に良好に保護されているということである。しかし、相対的に良好に構築されているＥＭＣ筐体でさえ、必ずしも雷環境からデータ収集ユニットを十分に保護できるわけではないということ、すなわち、雷電流に関連する電圧から保護するための絶縁設備のない雷測定システムは、最初の落雷から生き延びることさえ期待できないということを理解することは重要である。
【００９５】
本発明の利点のある実施の形態によれば、データ収集ユニットは、
引下げ導線における電流の変化のような電気的パラメータに対応する値をサンプリングするための測定及びサンプリングユニットと、
アナログ−デジタル変換器と、
処理ユニットと、
記憶ユニットを備えている。
【００９６】
上記の実施の形態に関して解決すべき１つの問題は、データ収集ユニットの構成要素は、特に不意の電気放電に対して、相対的に脆いことがよくあるということである。従って、そのような脆い電子構成要素を使用して、本質的に予測できないことがしばしばである、過度の電圧及び電流を含む雷電流を測定することに関連する固有の問題がよくある。しかし、本発明の前述した実施の形態において記述したように、この問題は、請求項で記述されるように解決できる。幾つかの実施の形態においては、データ収集ユニットはまた、センサ設備からの電気信号を統合するための統合器も備えることができる。そのような統合器は、例えば、測定及びサンプリングユニットに設置又は統合できる。
【００９７】
種々の例としての実施の形態においては、データ収集ユニットは、外部通信設備のような他の構成要素を、例えば、光学的及び／又は電気的イーサネット（登録商標）インタフェース又はＵＳＢインタフェースとして備えることができる。種々の例としての実施の形態においては、データ収集ユニットは、光学的トリガ出力装置、又はＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳのような位置測定ユニット、又は他の位置測定ユニットのような他の構成要素を備えることができる。更に、記憶ユニットは、一時キャッシュ又はバッファ記憶装置、又は長期記憶装置のようなオンボード記憶装置、又はメモリカード又はその等価物のような、外部記憶装置であってよい。最後に、データ収集ユニットは、更なる記憶ユニット、例えば、上記の例としての記憶ユニットの１つ以上を備えることができる。
【００９８】
本発明の利点のある実施の形態によれば、引下げ導線は、１つの端部においてアースに電気的に接続され、反対側の端部において、風力タービンの風力タービンブレードに、好ましくは風力タービンブレードの外部表面に、好ましくは、例えば受雷器を介して風力タービンブレードの先端近くの外部表面の一部に電気的に接続されている。
【００９９】
典型的には、風力タービンは３つのブレードを備えることができ、それぞれのブレードは、ブレードの表面の一部、好ましくは、典型的には受雷器を介して風力タービンブレードの先端近くに典型的には接続されている引下げ導線を有している。それにより、風力タービンに雷が落ちるときに、雷が、引下げ導線が接続されているブレードの表面の一部に落ちるように意図されている。それにより、引下げ導線はブレードの先端からアースまでの電気的接続を提供するので、風力タービンは、落雷により実質的には影響を受けない。しかし、落雷の予測できない、極端な性質により、風力タービンは典型的には、落雷によりまったく被害を受けないわけではなく、例えば、一回以上の落雷によりある量の損傷を受けた後に、受雷器又はブレード先端の変更のような保守が必要である。風力タービンの監視を提供し、さまざまな構成要素の残存予測寿命、又はサービスが必要となるまでの期間を予測するためには、典型的にはブレードを介して、風力タービンに落ちた雷放電を測定して特徴付けることは典型的には利点となり得る。
【０１００】
本発明の利点のある実施の形態によれば、風力タービンは、少なくとも２つのブレードを備え、雷測定システムは、少なくとも２つのセンサ設備を備え、それぞれのセンサ設備は、少なくとも２つの別個のブレードのそれぞれにおいて引下げ導線に接続され、それにより２つのブレードにおける雷電流を測定可能である。
【０１０１】
本発明の利点のある実施の形態によれば、風力タービンは、３つのブレードを備え、雷測定システムは、３つのセンサ設備を備え、それぞれのセンサ設備は、それぞれのブレードにおいて引下げ導線に接続され、それにより３つのブレードにおける雷電流を測定可能である。
【０１０２】
本発明の利点のある実施の形態によれば、センサ設備は、風力タービンブレードに設置されている。
【０１０３】
例としての実施の形態によれば、センサ設備は、風力タービンブレード内、風力タービンブレードの内部表面上、又は風力タービンブレードの内部、又は代替的に、風力タービンブレードの外部表面上に設置されている。
【０１０４】
センサ設備は、風力タービンブレードにおけるデータ収集ユニットに、又は代替的に、他の場所に位置しているデータ収集ユニットに接続できる。
【０１０５】
本発明の利点のある実施の形態によれば、データ収集ユニットは、風力タービンハブに設置されている。
【０１０６】
例としての実施の形態によれば、データ収集ユニットは、好ましくは１つ以上の風力タービンブレードに位置している１つ以上のセンサ設備に接続されている。
【０１０７】
本発明の利点のある実施の形態によれば、データ収集ユニットは、風力タービンブレードの内部に設置されている。
【０１０８】
本発明の利点のある実施の形態によれば、データ収集ユニットは、風力タービンナセルに設置されている。
【０１０９】
例としての実施の形態によれば、データ収集ユニットは、風力タービンナセル内、風力タービンナセルの内部、又は代替的に、風力タービンナセルの外部に設置されている。
【０１１０】
本発明の利点のある実施の形態によれば、センサ設備は、引下げ導線をセンサ設備の貫通孔を通すことにより、又は引下げ導線の一部を、例えば約０．５メートル切り取り、引下げ導線の残りの２つの部分を、センサ設備において予め設置されている導線上に設置することにより引下げ導線と共に設置されている。
【０１１１】
本発明の利点のある実施の形態によれば、センサ設備は、接続引下げ導線を構成するガルバニック要素を封入しており、ガルバニック要素は、風力タービンに設置された後に各端部において２つの異なる引下げ導線に接続され、それにより単一の合成引下げ導線を形成している。
【０１１２】
本発明の利点のある実施の形態によれば、雷測定システムは、風力タービンに設置されている。
【０１１３】
上記の実施の形態の１つの利点は、風力タービンの状態を監視し、それによりサービスがいつ必要か、及び／又は、ある部品を変更すべきかどうかを判定できるということである。
【０１１４】
本発明は、第２の態様においては、先行する実施の形態の何れかに係る雷測定システムを備えている風力タービンに関する。
【０１１５】
本発明の上記の態様の１つの利点は、風力タービンの状態を監視し、それによりサービスがいつ必要か、及び／又は、ある部品を変更すべきかどうかを判定できるということである。
【０１１６】
本発明は、第３の態様においては、少なくとも１つの風力タービン、特に、沖合風力タービンを備えている風力発電所に関し、少なくとも１つの風力タービンは、先行する実施の形態の何れかに係る雷測定システムを備えている。
【０１１７】
本発明の上記の態様の１つの利点は、風力タービンの状態を監視し、それによりサービスがいつ必要か、及び／又は、ある部品を変更すべきかどうかを判定できるということである。これは、一般的には、地上の風力タービンのようにはアクセスが可能でない沖合風力タービンに対しては特に利点となり得る。典型的には、多数の実施の形態において、風力発電所は複数の風力タービンを備えることができる。
【０１１８】
本発明の利点のある実施の形態によれば、風力発電所は、少なくとも１つの風力タービンの雷測定システムに接続され、それにより、雷測定システムからのデータ受信を可能とされる中央データ収集システムを備えている。
【０１１９】
雷測定システムと中央データ収集システムとの間の接続及び通信は、例としての実施の形態においては、ＳＣＡＤＡシステム又は他の産業制御システムにより促進でき、雷測定システムからのデータは、風力発電所の個々の風力タービンを制御する基盤を形成する計算に含むことができる。
【０１２０】
本発明は、第４の態様においては、先行する実施の形態の何れかに係る雷測定システムを、風力タービンに設置する方法に関し、雷測定システムは、
センサ設備と共に設置されている接続引下げ導線を構成するガルバニック要素を備え、この方法は、
それぞれが、引下げ導線を切断することより形成される切断端部を有する２つの異なる引下げ導線を形成するために引下げ導線を切断するステップと、
２つの異なる引下げ導線の切断端部のそれぞれを、接続引下げ導線の反対側の端部に接続し、それにより単一の合成引下げ導線を形成するステップを備えている。
【０１２１】
本発明の上記の態様の１つの利点は、現存の風力タービンに、引下げ導線を後付けすることが相対的に簡単であるということである。
【０１２２】
本発明は、第５の態様においては、先行する実施の形態の何れかに係る雷測定システムを、風力タービンに設置する方法に関し、この方法は、
センサ設備と絶縁設備を風力タービンに設置するステップと、
引下げ導線を、センサ設備の貫通孔に通すステップと、
データ収集ユニットを、接続設備を使用して、センサ設備と接続するステップを備えている。
【０１２３】
本発明の上記の態様は、風力タービンへの引下げ導線の設置に先立って、雷測定システムを新しい風力タービンに設置するときに特に利点であり得る。
【０１２４】
本願の状況においては、「雷測定システム」という用語は、雷電流を、風力タービンのような構造体からアースに分散させる引下げ導線に近接して配置されているセンサを使用して、落雷の１つ以上のパラメータを測定するシステムとして理解されたい。
【０１２５】
本願の状況においては、「データ収集ユニット」という用語は、接続設備によりセンサ設備からデータ収集ユニットに送られる電気信号を表すデータを収集するために適合されているユニットとして理解されるべきである。データ収集ユニットは典型的には、収集されたデータを処理するためのプロセッサ、一時及び／又は長期記憶のための１つ以上の記憶ユニット、及びデータの記憶と処理を促進するための適切なコンピュータアーキテクチャを備えることができる。更に、データ収集ユニットは、データを外部受信器に通信し、及び／又は、外部送信機から要求を受信するなどのための１つ以上の外部通信設備を備えることができる。
【０１２６】
本願の状況においては、「引下げ導線」という用語は、風力タービンにおける、受雷器又は落雷点を確立する空気終端器のような１つの地点から、アース内まで延伸して、風力タービンからの良好な電気的接続を促進し、風力タービンへの落雷による如何なる落雷電流をもアース内に導く導線として理解されるべきである。典型的には、風力タービンは、受雷器又は空気終端器のような意図された落雷点、又は雷が落ちるであろうと意図されている領域を有することができる。そして、引下げ導線は、落雷に対する意図された落雷点からアースへの電気的接続を確立する。幾つかの実施の形態においては、引下げ導線は、幾つかの接続されている引下げ導線から構成でき、それにより単一の有効引下げ導線又は引下げ導線システムを形成している。
【０１２７】
本願の状況においては、「センサ設備」という用語は、引下げ導線における１つ以上の電気的パラメータを測定するためのセンサを備えているものとして理解されるべきである。ある実施の形態においては、センサ設備は、空気コアコイルのようなコイルを備えることができる。センサ設備は、例えば、引下げ導線における電流、又は引下げ導線における電流の変化が、例えば、コイルにより、電気信号を誘発するように配置できる。幾つかの実施の形態においては、ロゴウスキーコイルを、例えば、その広い周波数レンジ、従って、相対的に高い、及び相対的に低い周波数の両者を測定できる機能のため、優先して選択できる。
【０１２８】
本願の状況においては、「接続設備」という用語は、電気的接触を確立する設備として理解されるべきである。接続設備は、１つの端部においてセンサ設備に接続され、反対側の端部においてデータ収集ユニットに接続されている。それにより、センサ設備は、データ収集ユニットと電気通信状態となる。典型的には、接続設備はケーブルを備えることができる。例えば、接続設備は、センサ設備を通して、データ収集ユニットの第１のコネクタからデータ収集ユニットの第２のコネクタに戻る電気的接続を確立し、それにより、データ収集ユニットが、センサ設備において誘発される電圧のような電気信号を測定することを可能にできる。
【０１２９】
本願の状況においては、「絶縁設備」という用語は、センサ設備と、接続設備及び／又は引下げ導線の少なくとも一部を封入している設備として理解されるべきである。絶縁設備は、絶縁材料から構成され、幾つかの実施の形態においては、単一の要素、例えば、単一の鋳造又は成形された要素であってよい。幾つかの他の実施の形態においては、絶縁設備は、異なる材料を備えることができる。絶縁設備はまた、複合材料を備えることもできる。好ましくは、絶縁設備は実質的に１つ以上の絶縁材料から構成されている。
【０１３０】
本願の状況においては、「最小絶縁距離」という用語は、絶縁材料を通しての最短距離を有する経路として選択される、引下げ導線からセンサ設備又は接続設備への経路に沿う、絶縁設備の絶縁材料における距離又はその厚さである距離として理解されるべきである。
【０１３１】
本願の状況においては、「最小表面距離」という用語は、絶縁設備の表面に沿う最短表面距離を有する経路として選択される、引下げ導線の露出部から接続設備の露出部への経路に沿う、例えば、絶縁設備と空気との間の絶縁設備の表面距離である距離として理解されるべきである。
【０１３２】
本願の状況においては、「最小空気距離」という用語は、空気を通しての最短距離を有する経路として選択される、引下げ導線の露出部から接続設備の露出部への経路に沿う、空気を通しての距離である距離として理解されるべきである。
【０１３３】
本願の状況においては、「接続設備の露出部」という用語は、絶縁設備に封入されていない接続設備の部分として理解されるべきである。典型的には、実際に、電気ケーブルのような接続設備は、ある種の外部ケーブル絶縁体を含むことができる。しかし、落雷を受けている間に引下げ導線に存在する電圧に関しては、そのようなケーブル絶縁体は、少なくとも実際の目的のためには無視できる。従って、最小絶縁距離及び、特に最小表面距離を確立するときは、ケーブル絶縁体は、もしあっても無視できる。
【０１３４】
本願の状況においては、「引下げ導線の露出部」という用語は、絶縁設備に封入されていない引下げ導線の部分として理解されるべきである。
【０１３５】
本願の状況においては、「絶縁破壊」という用語は、引下げ導線とセンサ設備との間の電位差が、絶縁設備の障壁電圧又は破壊電圧を超えたときに起こる電気的破壊又は誘電破壊として理解されるべきである。結果は、絶縁設備を通しての電気放電であり、これは絶縁設備、センサ設備、接続設備、及びデータ収集ユニットに損傷を与え得る。
【０１３６】
本願の状況においては、「表面フラッシュオーバー」という用語は、２つの電位を完全に短絡させている表面に沿う電気放電として理解されるべきである。しばしば、これは、空気−絶縁材表面に沿って起こり得るが、絶縁材−絶縁材表面、又は絶縁材と別の材料との間のインタフェース、又は別のインタフェースに沿っても起こり得る。
【０１３７】
本願の状況においては、「空気フラッシュオーバー」という用語は、２つの電位を完全に短絡させている空気を通しての電気放電として理解されるべきである。
【０１３８】
本願の状況においては、「フラッシュオーバー」という用語は、表面フラッシュオーバーと空気フラッシュオーバーの両者をまとめて意味する用語である。
【０１３９】
本願の状況においては、「ロゴウスキーコイル」という用語は、少なくとも部分的には、しかし、好ましくは完全に引下げ導線取り囲むように適合されている、円形、半円形、トロイド状の形、又は他の形を一緒に形成している多数の接続された巻き線を有するコイルとして理解されるべきである。
【０１４０】
本願の状況においては、「最小絶縁破壊電圧」という用語は、引下げ導線と、センサ設備又は接続設備の封入された部分との間の、絶縁破壊を引き起こすために必要な最小電位差として理解されるべきである。従って、絶縁設備がある最小絶縁破壊電圧を有するときは、この電圧までの電圧に対して絶縁破壊を防止することが有効となろう。
【０１４１】
本願の状況においては、「最小フラッシュオーバー電圧」という用語は、引下げ導線と接続設備との間の、フラッシュオーバー、すなわち、空気フラッシュオーバー又は表面フラッシュオーバーを引き起こすために必要な最小電位差として理解されるべきである。別個の最小空気フラッシュオーバー電圧と最小表面フラッシュオーバー電圧とを、空気フラッシュオーバーと表面フラッシュオーバーとのそれぞれに対して画定できる。最小フラッシュオーバー電圧は、最小空気フラッシュオーバー電圧と最小表面フラッシュオーバー電圧のうちの最も低い電圧である。
【０１４２】
本願の状況においては、「最小故障電圧」という用語は、最小表面フラッシュオーバー電圧、最小空気フラッシュオーバー電圧、絶縁破壊電圧、及び、表面に沿っての、空気を通しての、及び絶縁設備を通しての合成経路に対するフラッシュオーバー及び／又は絶縁破壊のために必要な任意の電圧のうちの最低電圧として理解されるべきである。すなわち、絶縁設備が、所与の最小故障電圧を確立するように適合されているときは、絶縁設備は、フラッシュオーバー、絶縁破壊、及び、それらの任意の組み合わせを、一方の引下げ導線と他方のセンサ設備又は接続設備との間の電圧に対して防止するであろう。一般的に、適切な電圧では、センサ設備と接続設備との間の電位差は、ほとんどの場合無視できる。
【０１４３】
本願の状況においては、「雷電流パラメータ」という用語は、雷電流を意味する、又は特徴付けるパラメータとして理解されるべきである。制限されることはないが、そのような雷電流パラメータの例には、落雷に対する最大電流上昇時間、すなわち、最大ｄＩ／ｄｔ、又は、落雷に対する最大電流上昇時間としての最大値を確立するための連続的な電流上昇時間、落雷に対する最大電流、落雷に対する特定エネルギ、落雷に対する総電荷などを含むことができる。幾つかの実施の形態においては、引下げ導線における電流又は電流の変化は連続的に測定され、それにより、落雷のある部分又は全体に対する波形を捕捉する。次に、パラメータが、波形から求められる。
【０１４４】
本願の状況においては、「更なる絶縁体」という用語は、例えば、センサ設備、接続設備、引下げ導線、又はそれらの任意の組み合わせに関連する、異なる、更なる絶縁体として理解されるべきである。幾つかの場合においては、更なる絶縁体は、雷測定システムとは独立したものであってよく、何れの場合においても、更なる絶縁体は、絶縁設備とは別個のものとなる。
【０１４５】
本発明を、図を参照して以下に記述する。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１Ａ】雷測定システムＬＭＳの一部を例示している。
【図１Ｂ】雷測定システムＬＭＳの一部を例示している。
【図２Ａ】雷測定システムＬＭＳの一部を例示している。
【図２Ｂ】雷測定システムＬＭＳの一部を例示している。
【図２Ｃ】雷測定システムＬＭＳの一部を例示している。
【図３Ａ】雷測定システムＬＭＳの一部を例示している。
【図３Ｂ】雷測定システムＬＭＳの一部を例示している。
【図４Ａ】雷測定システムＬＭＳを例示している。
【図４Ｂ】雷測定システムＬＭＳを例示している。
【図４Ｃ】雷測定システムＬＭＳを例示している。
【図５Ａ】雷測定システムＬＭＳの一部を例示している。
【図５Ｂ】雷測定システムＬＭＳの一部を例示している。
【図６Ａ】雷測定システムＬＭＳの一部を例示している。
【図６Ｂ】雷測定システムＬＭＳの一部を例示している。
【図７】雷測定システムＬＭＳを例示している。
【図８】雷測定システムＬＭＳの模式的概観を例示している。
【図９】雷測定システムＬＭＳを例示している。
【発明を実施するための形態】
【０１４７】
図１を参照すると、本発明の実施の形態に従って、雷測定システムＬＭＳの一部が例示されている。雷測定システムＬＭＳは、データ収集ユニットＤＣＵ（図示されてない）、センサ設備ＳＥＡ、絶縁設備ＩＮＳ、及び接続設備ＣＡを備えている。接続設備ＣＡは、典型的には電気ケーブルであり、例えばロゴウスキーコイルＣＯＩのようなコイルＣＯＩであってよいセンサ設備ＳＥＡを、データ収集ユニットＤＣＵに接続し、それにより電気的接続を確立している。センサ設備ＳＥＡは、風力タービンの引下げ導線ＤＣにおける電気的パラメータの測定を可能にするように配置されている。示されているように、これは、引下げ導線ＤＣをロゴウスキーコイルＣＯＩに通すことにより行うことができる。更に分かるように、センサ設備ＳＥＡと、接続設備ＣＡの一部は、絶縁材料を備える絶縁設備ＩＮＳに封入されている。それにより、絶縁設備ＩＮＳは、絶縁破壊、すなわち、誘電破壊により雷電流が絶縁材料自身を通して放電することを防止すると共に、表面フラッシュオーバーのようなフラッシュオーバーを防止する。これは、引下げ導線ＤＣの露出部から接続設備ＣＡの露出部への最小表面距離ＭＳＤを確立することにより行われる。もちろん、引下げ導線ＤＣの露出部を接続設備ＣＡの露出部と接続する多数の異なる経路を画定できるが、最小表面距離ＭＳＤは、最短の長さを有する表面経路の長さであり、従って、表面フラッシュオーバーに最も晒される。同様に、絶縁設備ＩＮＳは、絶縁材料を通しての最短距離を有する経路の長さである最小絶縁距離ＭＩＤを画定している。更に、空気を通しての最短距離である最小空気距離ＭＡＤ（図示されてない）を、引下げ導線ＤＣの露出部から接続設備ＣＡの露出部まで画定できる。図１で分かるように、絶縁設備ＩＮＳは搭載設備ＭＯＡを備え、搭載設備ＭＯＡは、典型的には風力タービンブレードＷＴＢの内部表面であってよい保持表面ＭＳへの接続を容易にする。
【０１４８】
ここで図２Ａ〜Ｃを参照すると、本発明の３つの異なる実施の形態が例示されている。最初に、図２Ａに例示されている雷測定システムＬＭＳの一部は、図１に示されているものと類似している。絶縁設備ＩＮＳは、絶縁設備ＩＮＳを保持表面ＭＳに搭載するための搭載設備ＭＯＡを形成している。
【０１４９】
図２Ｂには、雷測定システムＬＭＳの一部が示されており、雷測定システムＬＭＳは、絶縁設備ＩＮＳとは別個の搭載設備ＭＯＡを備え、搭載設備ＭＯＡは保持表面ＭＳに対して、図２Ａのように平行ではなく、実質的に直交している。しかし、最小絶縁距離ＭＩＤと最小表面距離ＭＳＤの両者は依然として確立されており、それにより、データ収集ユニットＤＣＵは、引下げ導線ＤＣから効果的に絶縁されている。また、図２Ａと図２Ｂにおいて観察できることは、保持表面ＭＳに実質的に平行な最小表面距離ＭＳＤを確立することにより、引下げ導線ＤＣを、保持表面ＭＳから相対的に短距離に保つことができるということである。それにより、通常は直線状に保たれ、保持表面ＭＳ、例えば風力タービンブレードＷＴＢの内部表面と接触している引下げ導線ＤＣを、直線状の構成に相対的に近づけて保つことができる。また、分かることは、相対的に長い最小表面距離ＭＳＤを確立しても、保持表面ＭＳから最も遠い絶縁設備ＩＮＳ上の点は、最小表面距離ＭＳＤと比較して、この保持表面ＭＳに依然として相対的に近接しているということである。
【０１５０】
更に、図２Ｃには、本発明の更なる実施の形態に係る雷測定システムＬＭＳの一部が例示されている。この実施の形態においては、最小表面距離ＭＳＤは、部分的には複数の絶縁ディスクＤＳＣにより確立されており、それにより、最短直線距離と比較して、最小表面距離ＭＳＤを相当に増大している。しかし、この実施の形態においては、破線垂直ＭＳＤ線により示されているように、最小表面距離ＭＳＤは保持表面ＭＳと直交する方向に実質的に確立されている。実線ＭＳＤ線により示されているように、実際の最小表面距離ＭＳＤは、絶縁ディスクＤＳＣにより、最小表面距離ＭＳＤの端点を示しているに過ぎない破線ＭＳＤ線より実質的に長い。すなわち、実線ＭＳＤ線は、絶縁ディスクＤＳＣの表面に沿って曲がっている実際の最小表面距離ＭＳＤを直線として示している。雷測定システムＬＭＳは更に、絶縁設備ＩＮＳとは別個の、絶縁設備ＩＮＳを保持表面ＭＳに搭載するための搭載設備ＭＯＡを備えている。
【０１５１】
図２Ａ〜Ｃに示されている最小表面距離ＭＳＤは厳密には正確ではなく、それは、図２Ａ〜Ｃのそれぞれに対する、引下げ導線ＤＣの露出部と接続設備ＣＡの露出部との間の最短経路が、保持表面ＭＳに平行でない構成要素を備えているからであるということは強調されるべきである。しかし、図２Ａ〜Ｂに例示されているように、最小表面距離ＭＳＤは保持表面ＭＳとは実質的には平行であるが、図２Ｃは、最小表面距離ＭＳＤは保持表面ＭＳと実質的に直交していることを例示している。
【０１５２】
図３Ａと３Ｂには、本発明の別の実施の形態に係る雷測定システムＬＭＳの一部が例示されている。図３Ａには側面図が示され、図３Ｂには、同じものの一部を断面にした側面図が示されている。図３Ａと３Ｂに示されているように、雷測定システムＬＭＳは、センサ設備ＳＥＡ、絶縁設備ＩＮＳ、及び接続設備ＣＡを備えている。センサ設備ＳＥＡは１つの端部において接続設備ＣＡに接続されている。示されていることに加えて、雷測定システムＬＭＳはまた、接続設備ＣＡの反対側の端部に接続されているデータ収集ユニットＤＣＵも備えている。最小絶縁距離ＭＩＤ（図示されてない）は、最小表面距離ＭＳＤのように、絶縁設備ＩＮＳにより確立されている。最小表面距離ＭＳＤは、複数の絶縁ディスクＤＳＣを形成している絶縁設備ＩＮＳにより延長されている。更に、図３Ａと３Ｂの実施の形態は、雷測定システムＬＭＳの設置方法、具体的には、引下げ導線ＤＣをセンサ設備ＳＥＡに設置する方法を例示している。示されているように、第１の引下げ導線ＤＣ１と第２の引下げ導線ＤＣ２は、それぞれ、絶縁設備ＩＮＳに予め設置されている接続引下げ導線ＣＤＣの反対側の端部に接続されており、それにより、落雷に対して予定されている落雷点からアースまでの電気的接続を確立する単一の有効引下げ導線ＤＣを形成している。
【０１５３】
ここで図４Ａ〜Ｃを参照すると、本発明の３つの異なる実施の形態に係る雷測定システムＬＭＳが例示されている。図４Ａ〜Ｃすべての雷測定システムＬＭＳはそれぞれ、データ収集ユニットＤＣＵ、センサ設備ＳＥＡ、絶縁設備ＩＮＳ、及び接続設備ＣＡを備えている。絶縁設備ＩＮＳはセンサ設備ＳＥＡを封入しており、それにより、最小絶縁距離ＭＩＤを確立している。又は、図４Ａ〜Ｃに共通なことは、センサ設備ＳＥＡが引下げ導線ＤＣを測定するように設置されているということである。
【０１５４】
図４Ａに例示されているように、絶縁設備ＩＮＳは、接続設備ＣＡの一部を封入して、最小表面距離ＭＳＤを確立している。図４Ｂでは、絶縁設備ＩＮＳは、引下げ導線ＤＣの一部を封入して、最小表面距離ＭＳＤを確立している。最後に、図４Ｃでは、絶縁設備ＩＮＳは、接続設備ＣＡの一部と共に、引下げ導線ＤＣの一部の両者を封入して、最小表面距離ＭＳＤを確立している。図４Ａ〜Ｃの実施の形態と関係して、データ収集ユニットＤＣＵをセンサ設備ＳＥＡからより遠く離れて位置させることができ、図４Ａ〜Ｃは、単に模式図を例示しているに過ぎないということは当然理解されるべきである。図４Ａ〜Ｃでは、最小表面距離ＭＳＤと最小空気距離ＭＡＤの例が例示されている。図４Ａでは、最小空気距離ＭＡＤは最小表面距離ＭＳＤと一致している、すなわち、空気における最短距離は、接続設備ＣＡと引下げ導線ＤＣとの間の最短表面距離と同じであるということが分かる。同様に、図４Ｂでは、最小空気距離ＭＡＤは最小表面距離ＭＳＤと一致している。しかし、図４Ｃでは、最小空気距離ＭＡＤは、最小表面距離ＭＳＤとは異なる経路をたどり、最小空気距離ＭＡＤは、最小表面距離ＭＳＤより短いということが分かる。１つの最小表面距離ＭＳＤと、１つの最小空気距離ＭＡＤのみしか図４Ａ〜Ｃには例示されていないが、接続設備ＣＡの露出部と引下げ導線ＤＣの露出部との間の２つ以上の実際の経路は、同じ最小表面距離ＭＳＤと１つの最小空気距離ＭＡＤを与えることができる。
【０１５５】
ここで図５Ａと５Ｂを参照すると、本発明の２つの異なる実施の形態に係る雷測定システムＬＭＳの一部が例示されている。図５Ａは図４Ａのものと類似の実施の形態を例示している。図４Ａに示されているものに加えて、図５Ａに示されている絶縁設備ＩＮＳは、搭載設備ＭＯＡの搭載表面の一部を形成している。それにより、図５Ａで分かるように、引下げ導線ＤＣを、風力タービンブレードＷＴＢの内部表面のような、絶縁設備ＩＮＳが固定されている保持表面ＭＳに相対的に近接して保つことができる。更に、図５Ｂを見ると、図４Ｂに示されているものと類似の雷測定システムＬＭＳの一部が例示されている。図４Ｂで示されているもの加えて、図５Ｂに示されている絶縁設備ＩＮＳは、搭載設備ＭＯＡの搭載表面の一部を形成している。図４Ｃのものと類似している実施の形態に対して同じものを提示できる。更に、図５Ａと５Ｂの実施の形態は、接続引下げ導線ＣＤＣのような引下げ導線ＤＣの一部を開示している。この接続引下げ導線ＣＤＣは、一実施の形態においては、絶縁設備ＩＮＳにおいて予め固定され、後になって、引下げ導線ＤＣと共に風力タービンＷＴに設置できる。そして、引下げ導線ＤＣは、センサ設備ＳＥＡが設置されることになる部分で切断され、切断により露出した端部を、接続引下げ導線ＣＤＣの対応する端部に固定できる。この実施の形態は、雷測定システムＬＭＳの後付けに対しては特に利点がある。しかし、別の実施の形態においては、絶縁設備ＩＮＳは、引下げ導線ＤＣを通すための貫通孔を備えることができ、それにより、センサ設備ＳＥＡが引下げ導線ＤＣを測定することを可能にできる。更に、図５Ａ〜Ｂの両者は、保持表面ＭＳ（図示されてない）と実質的に平行な最小表面距離ＭＳＤをもたらす三次元経路を例示している。
【０１５６】
ここで図６Ａを参照すると、本発明の実施の形態に係る雷測定システムＬＭＳの一部が例示されている。雷測定システムＬＭＳは、風力タービンＷＴに設置されて示されている。センサ設備ＳＥＡは、風力タービンブレードＷＴＢに配置されて示されている。これは、絶縁設備ＩＮＳを、風力タービンブレードＷＴＢの内部表面に固定することによると好ましい。接続設備ＣＡは、絶縁設備ＩＮＳに封入されているセンサ設備ＳＥＡを、データ収集ユニットＤＣＵ（図示されてない）と接続して、それにより引下げ導線ＤＣにおける雷電流パラメータについてのデータを収集できる。図６Ｂでは、同じものが、側面図で示されており、引下げ導線ＤＣが絶縁設備ＩＮＳを通過して、センサ設備ＳＥＡが引下げ導線ＤＣを測定することを可能にしていることを示している。図６Ａの絶縁設備ＩＮＳは、保持表面ＭＳ、すなわち、風力タービンブレードＷＴＢの内部表面、と実質的に平行な最小表面距離ＭＳＤを有しているので、センサ設備ＳＥＡを、保持表面ＭＳから相対的に近い距離に位置させることができ、引下げ導線ＤＣもまた同様に、保持表面ＭＳに相対的に近接して保つことができ、これは、例えば、引下げ導線の耐久性、従って、寿命に関して相当な利点であり得る。
【０１５７】
図７には、本発明の実施の形態に係る雷測定システムＬＭＳが例示されている。雷測定システムＬＭＳは風力タービンＷＴに設置されて示されており、部分的には風力タービンハブＷＴＨに、部分的には風力タービンブレードＷＴＢに設置されて示されている。データ収集ユニットＤＣＵは、風力タービンハブＷＴＨに位置しているが、センサ設備ＳＥＡは、風力タービンブレードＷＴＢの根元に位置している。
【０１５８】
ここで、本発明の実施の形態に係る、風力タービンＷＴに設置されている雷測定システムＬＭＳを例示しているブロック図である図８を参照する。雷測定システムＬＭＳは、データ収集ユニットＤＣＵと、第１の、第２の、及び第３のセンサ設備ＳＥＡ１、ＳＥＡ２、ＳＥＡ３を備えている。センサ設備ＳＥＡ１、ＳＥＡ２、ＳＥＡ３のそれぞれは、接続設備ＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３によりデータ収集ユニットＤＣＵに接続されている。センサ設備ＳＥＡ１、ＳＥＡ２、ＳＥＡ３のそれぞれは、風力タービンＷＴの別個のブレードの引下げ導線ＤＣを測定するために配置されている。雷測定システムＬＭＳは、未処理データ、解析されたデータ、又は解析されたデータに基づいて確立されるパラメータのようなデータを、ＳＣＡＤＡ監視システム又はその類似物のような外部受信器に通信するための外部通信設備ＥＸＣを更にオプションとして備えることができる。更に、データ収集ユニットＤＣＵは典型的に、２４ＶＤＣ外部電源、２３０ＶＡＣ外部電源、又は他の利用可能な電圧のような、１つ以上の電源も備えることができる。
【０１５９】
ここで図９を参照すると、本発明の実施の形態に係る雷測定システムＬＭＳが例示されている。雷測定システムＬＭＳは、データ収集ユニットＤＣＵ、センサ設備ＳＥＡ、及びデータ収集ユニットＤＣＵをセンサ設備ＳＥＡと電気的に接続する接続設備ＣＡを備えている。本実施の形態に係るセンサ設備ＳＥＡは、ロゴウスキーコイルＣＯＩから構成されている。ロゴウスキーコイルＣＯＩは複数のコイル巻き線ＣＯＷを備え、これらが一緒になって、引下げ導線ＤＣを封入しているトロイド形螺旋を構成している。図から分かるように、雷測定システムＬＭＳはまた絶縁設備ＩＮＳを備えており、絶縁設備ＩＮＳは、例示の目的のために一部のみが示されている。図から分かるように、センサ設備ＳＥＡは、絶縁設備ＩＮＳとは別に、更なる絶縁体ＦＩＮを備えている。同様に、接続設備ＣＡは更なる絶縁体ＦＩＮを備えている。これらの更なる絶縁体ＦＩＮは、絶縁設備ＩＮＳを確立するときは典型的には無視でき、引下げ導線ＤＣ又は接続設備ＣＡの露出部は、如何なる更なる絶縁体ＦＩＮにも拘わらず、絶縁設備ＩＮＳにより覆われていないこれらの一部である。
【符号の説明】
【０１６０】
ＣＡ    接続設備
ＣＡｉ    ｉ番目の接続設備
ＣＤＣ    接続引下げ導線
ＣＯＩ    コイル
ＣＯＷ    コイル巻き線
ＤＣ    引下げ導線
ＤＣｉ    ｉ番目の引下げ導線
ＤＣＵ    データ収集ユニット
ＤＳＣ    絶縁ディスク
ＥＸＣ    外部通信設備
ＦＩＮ    更なる絶縁体
ＩＮＳ    絶縁設備
ＬＭＳ    雷測定システム
ＭＡＤ    最小空気距離
ＭＩＤ    最小絶縁距離
ＭＯＡ    搭載設備
ＭＳＤ    最小表面距離
ＲＥＴ    戻りループ
ＳＥＡ    センサ設備
ＳＥＡｉ    ｉ番目のセンサ設備
ＷＴＢ    風力タービンブレード
ＷＴＨ    風力タービンハブ
【図１Ａ】
0006449917.tif 000006
【図１Ｂ】
0006449917.tif 000007
【図２Ａ】
0006449917.tif 000008
【図２Ｂ】
0006449917.tif 000009
【図２Ｃ】
0006449917.tif 000010
【図３Ａ】
0006449917.tif 000011
【図３Ｂ】
0006449917.tif 000012
【図４Ａ】
0006449917.tif 000013
【図４Ｂ】
0006449917.tif 000014
【図４Ｃ】
0006449917.tif 000015
【図５Ａ】
0006449917.tif 000016
【図５Ｂ】
0006449917.tif 000017
【図６Ａ】
0006449917.tif 000018
【図６Ｂ】
0006449917.tif 000019
【図７】
0006449917.tif 000020
【図８】
0006449917.tif 000021
【図９】
0006449917.tif 000022