[發明專利]具有限制雷電流功能的風電葉片及其制造工藝

無效

• 申請號: 201210424111.6
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN102900631A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 解子鳳;劉虹;解子燕
• 申請（專利權）人: 武漢愛勞高科技有限責任公司
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

技術領域

本發明涉及一種風力發電機葉片（簡稱風電葉片），尤其涉及一種具有限制雷電流功能（包括電流幅值和陡度）的風電葉片及其制造工藝。

背景技術

風能是一種可再生的綠色能源；風電（風力發電）是世界各國及我國大力發展的行業。風力發電機（簡稱風機）是利用風能發電的裝置；風電葉片捕捉風能經發電機轉變為電能，是風力發電機中的關鍵部件。風機由于選址多在山脊、海邊及海上等處，而風機高度從幾十米到近二百米又是風場中位置最高之處；從雷電角度看，風機即引雷的避雷針，極易遭受雷擊。風電葉片由于處在風機高端，葉片葉尖在運行時處于風機的動態最高點，最易遭受直接雷擊。

如圖1，現有風電葉片的結構是：在葉片本體10的頂端設置有接閃器20，在葉片本體的尾部設置有法蘭30，在接閃器20和法蘭30之間鑲嵌有一條金屬帶（或線纜）40。目的是在雷擊時使雷電流經接閃器20、金屬帶（或線纜）40及引下線將雷電流導入大地。

現有風電葉片的這種防雷方式有三方面的弊端：

一是因金屬帶（或線纜）的面積與葉片相比很小，很難保證雷擊點在金屬帶（或線纜）上，一旦雷擊點發生在金屬帶（或線纜）之外，強大的雷電流會對葉片產生損傷或破壞；

二是強大的雷電流在其傳輸入地的路徑上產生熱效應和機械效應，對葉片、軸承和傳動部件造成直接和潛在的損壞；

三是雷電流由于幅值和陡度很大而引起地電位上升和電磁感應會對人員和風力發電機設備造成危害。

發明內容

本發明的目的就在于克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種具有限制雷電流功能的風電葉片及其制造工藝。

本發明采用以下技術方案：

一、具有限制雷電流功能的風電葉片（簡稱本風電葉片）

本風電葉片與原有葉片相比，取消原有的防雷金屬帶（或線纜），在葉片葉尖保留作為接閃用的金屬；在葉片表面覆蓋一層（或多層）具有一定電阻值的半導體涂層，該涂層與葉尖的金屬及葉片的金屬法蘭進行電氣連接，上下兩端金屬間涂層的電阻值為3-300kΩ；半導體涂層的外層覆蓋一層保護涂層；其它引下線及接地方法與普通風力發電機相同。

具體地說，本風電葉片的結構是：

包括葉片本體、接閃器、法蘭、半導體涂層和保護涂層；

在葉片本體的頂端設置有接閃器，在葉片本體的尾部設置有法蘭，在葉片本體的外層包裹有半導體涂層，在半導體涂層的外層又包裹有保護涂層。

工作原理：

在雷云電場作用下，利用本風電葉片自身高度和具有一定的電阻參加并影響雷電的發展從而達到抑制雷電的目的。

具體作用有以下幾個方面：

①葉片處于風機的動態最高點，在雷云電場作用下，葉片類似于避雷針具有吸引雷電作用；

②葉片具有3-300kΩ的電阻，在雷云電場作用下，葉片電阻與空氣的等值電阻串聯限制了上行先導電流，使之達不到發展上行雷所需的電流值，因而可以抑制上行雷；

③對于下行雷，葉片電阻串入雷電放電回路之中，使雷電流放電時間延長，在雷云電荷量一定的情況下可以降低雷電流的幅值和陡度，使雷電趨近于無害化；

④半導體涂層外層的保護涂層可以提高葉片的閃絡電壓，防止下行雷時發生沿面閃絡。

通過以上幾方面的作用，本發明所述葉片具有消滅向上發展的上行雷的作用；同時將下行雷電流的幅值和陡度降低，降低雷電流的破壞作用。

二、具有限制雷電流功能的風電葉片的制造工藝（簡稱本制造工藝）

本制造工藝包括下列步驟：

①在生產通用的葉片工藝中，安裝防雷系統時，取消原有的防雷金屬帶（或線纜）保留上下的電氣連接部位；

②對葉片表面進行打磨及清理；

③在葉片表面覆蓋一層（或多層）半導體涂層，并在上下與接閃器及法蘭處進行電氣連接，接閃器與法蘭間的電阻值為3-300kΩ；

④在葉片半導體漆膜表面覆蓋一層保護涂層。

本發明具有下列優點和積極效果

1、與現行葉片生產工藝相容性好；

2、半導體涂層具有限流作用，能大幅降低雷電流幅值和陡度，減少雷擊的損害作用；

3、半導體涂層覆蓋整個葉片，對整個葉片具有防雷作用；

4、維護方便，使用壽命長。

附圖說明

圖1是現有風電葉片的結構示意圖；

圖2是本風電葉片的結構示意圖。

圖中：

10-葉片本體；????????20-接閃器；?????????30-法蘭；