ГОСТ Р 54418.24-2013 (МЭК 61400-24:2010) Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 24. Молниезащита

     
     Приложение D
(справочное)

     
Технические требования к испытаниям

D.1 Общие положения

В настоящем приложении рассмотрены возможные методы испытаний для разработки новых конструкций лопасти или проверки существующих конструкций относительно их способности справляться с воздействием разряда молнии. Методы испытаний, приведенные для лопастей, могут быть применимы и к другим объектам ВЭУ, таких как обтекатель ступицы, ступица, гондола или другие их детали.

Объектами испытаний должны быть образцы лопасти, включая концевую часть и существенный участок лопасти, находящийся внутри концевой части, для представления полной конструкции молниезащиты и конструкции образца лопасти, а также взаимодействие системы молниезащиты, вертикального молниеотвода, соединительных элементов вертикального молниеотвода, других элементов системы молниезащиты и конструкции образца лопасти. Технические требования к испытаниям разделены на два подраздела:

- испытания высоким напряжением на удары молнии проводятся для определения конкретных точек попадания молнии и каналов пробоя через непроводящие материалы, таким как лопасти и гондолы ВЭУ. Поскольку электрические токи, которые появляются во время данных испытаний, представляют исключительно токи лидера молнии, а не токи гораздо более сильного удара, испытания на попадание тока молнии предназначены исключительно для указания пути(-ей), которые могут быть выбраны разрядами молнии. Повреждение в результате данных испытаний несравнимо с возможным повреждением от токов молнии;

- испытания высоким напряжением на физическое повреждение проводятся для оценки реального повреждения от тока молнии. Представленные методы испытания применяются как к цельной конструкции концевой части лопасти, так и к небольшим участкам вертикального молниеотвода, например, элементам соединения и т.п. В данных испытаниях не выявляются наиболее возможные точки попадания молнии.

Критерии приемки и браковки для каждого испытания должны быть определены и установлены изготовителем.

D.2 Испытания высоким напряжением на удары молнии

Данные испытания проводятся для определения точек попадания молнии и каналов электрического пробоя через непроводящие материалы.

D.2.1 Испытание на попадание молнии с использованием начального лидера

D.2.1.1 Цель испытания

Данное испытание предназначено для лопастей ВЭУ, но может применяться для гондол, изготовленных из стекловолокна или других непроводящих материалов. Это испытание можно использовать для определения:

- местонахождения возможных точек приложения лидера и искрения или каналов пробоев на лопастях и других непроводящих конструкциях;

- оптимального расположения устройств защиты (воздушной системы перехвата вспышек молнии, приемников);

- каналов искрения или пробоев по или через диэлектрические поверхности;

- технических характеристик устройств защиты.

D.2.1.2 Образец для испытаний

Образец для испытаний должен представлять лопасть в натуральную величину или часть лопасти. Часть лопасти, которую необходимо протестировать, зависит от деталей конструкции лопасти и от конструкции молниезащиты. Ниже представлены некоторые указания по выбору образцов лопасти. Основные принципы заключаются в том, чтобы подвергнуть все части лопасти и конструкции ее защиты воздействию электрических полей, предшествующих касанию лидера молнии.

Если лопасть состоит из композиционного материала одинаковой толщины, по наибольшей длине лопасти можно протестировать внешнюю часть лопасти.

Если в молниезащите лопасти используются только один или два разобщенных устройства воздушного перехвата вспышек молнии, расположенных в концевой части, то можно испытать внешнюю часть лопасти, но если молниеотвод находится внутри лопасти, испытываемая часть должна иметь достаточную длину для того, чтобы проверить, не возникнут ли пробои от концевой части через покрытие к системе вертикальных молниеотводов.

Если в молниезащите лопасти используется воздушная система перехвата вспышек молнии, состоящая из множества отдельных пар (т.е. терминалов на противоположных поверхностях лопасти) устройств воздушного перехвата вспышек молнии, расположенных на расстоянии метров друг от друга, и целью является определение максимального расстояния , то в образец для испытания должны входить, по меньшей мере, две пары устройств воздушного перехвата вспышек молнии и минимум половина расстояния до следующего встроенного устройства воздушного перехвата вспышек молнии. Для получения результатов, подобных результатам при эксплуатации, длины образцов для испытаний должны составлять от 6 до 20 м.

Если в молниезащите лопасти используются другие конструкции устройств воздушного перехвата вспышек молнии и вертикальных молниеотводов, размер образца для испытания должен охватывать все детали, которые необходимо испытать. Для молниеотводов, установленных снаружи, концы образцов для испытаний должны быть закруглены с помощью проводящих тороидов во избежание случайного усиления поля в этих выступающих частях.

Если целью испытания является изучение и разработка детального варианта конструкции, в которую входит небольшая часть лопасти (т.е. концевая или средняя часть лопасти), то можно испытать более мелкие образцы, включающие варианты конструкции. Однако необходимо отметить, что электрическое поле между малым образцом для испытания и противоположным электродом отличается от электрического поля при представлении целой лопасти. Из-за этих отличий тороиды для определения напряженности поля или слегка закругленные противоположные электроды могут быть необходимы для предотвращения нереальных искрений от встроенного конца таких образцов для испытаний в зависимости от реальной геометрии.

Длины образцов для испытаний, в целях оптимизации конструкций концевой части лопасти, которые привели к получению результатов, подобных результатам при эксплуатации, находятся в диапазоне от 3 до 6 м.

Для получения реальных результатов испытания должны быть учтены любые покрытия и покраска поверхности.

Токопроводящие элементы, такие как маяки, датчики и молниеотвод(-ы), обычно установленные в образце для испытания (отдельная лопасть, концевая часть лопасти или средняя часть лопасти), должны быть представлены внутри образца для испытаний.

Эти детали необходимо установить в тех же точках внутри образца для испытаний, что и в конструкции лопасти или гондолы. Если токопроводящие образцы можно разместить в нескольких положениях, то для испытаний следует взять наиболее неблагоприятные. Как правило, это положения с наименьшим расстоянием до непроводящих покрытий или с наиболее сильной интенсивностью электрического поля в направлениях, перпендикулярных к внешней поверхности. И образцы новых лопастей, и образцы, которые ранее подверглись износу механическим путем, могут использоваться до тех пор, пока на них не появятся повреждения в процессе механического старения.

D.2.13 Схемы испытательной установки