[實用新型]直驅風力發電機組的防雷裝置及直驅風力發電機組

有效

• 申請號: 201320746712.9
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN203570513U
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 黃金鵬;劉承前
• 申請（專利權）人: 北京金風科創風電設備有限公司
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00;H02G13/00
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

技術領域

本實用新型涉及防雷裝置技術領域，尤其涉及一種直驅風力發電機組的防雷裝置及直驅風力發電機組。

背景技術

風力發電機組通常位于比較空曠的地區或沿海地區，而風力發電機組的高度一般都超過130米，尤其是新型的風力發電機組都超過了160米，在這些地區風力發電機組屬于特別突起的物體，因而風力發電機組容易遭受雷擊。

因此，對于風力發電機組的防雷保護至關重要，尤其對于發電機處于機艙外部的直驅風力發電機組，由于其發電機中的變槳軸承、發電機主軸承及偏航軸承的成本在整機成本中的比例較高，雷電流會造成這三種軸承的灼燒及損壞，因而對直驅風力發電機組的防雷保護尤為重要。

直驅風力發電機組與雙饋式風力發電機組在結構上有著本質的區別，最典型的特點是直驅風力發電機組的發電機處于機艙的外部，而雙饋型風力發電機組的發電機處于機艙的內部。對于直驅風力發電機組的直接雷擊防護來說，這就意味著雷電流必定會通過直驅風力發電機組的各個軸承。直驅風力發電機組包含了三種軸承，即變槳軸承、發電機主軸承、偏航軸承。雷電流會造成這三種軸承發生灼燒并損壞，從而進一步造成了直驅風力發電機組損壞。

目前，直驅風力發電機組的防雷保護方法為：在葉片內部使用單獨的電纜引線，利用直驅風力發電機組自身的金屬鑄件、結構件及軸承作為直擊雷的傳導路徑，即：將葉片接閃器的引下線連接在直驅風力發電機組葉片根部法蘭上，然后利用葉片根部法蘭通過變槳軸承連接輪轂、輪轂通過發電機主軸承連接到發電機、發電機連接機艙底座、機艙底座通過偏航軸承連接到塔筒、塔筒連接風機基礎的直驅風力發電機組的自身結構將直擊雷電流導出。如圖1所示，為現有技術直擊雷流通路徑通過直驅風力發電機組的示意圖，可見直擊雷流通路徑通過直驅風力發電機組的變槳軸承a、發電機主軸承b、偏航軸承c。

然而，發電機中軸承的內圈與外圈之間存在間隙，導致雷電流流通路徑中阻抗較高，影響雷電流的泄放；并且，利用各個軸承作為雷電流流通路徑會導致雷電流對軸承灼燒從而損壞軸承，造成整機成本較高，且停機更換新軸承會中斷直驅風力發電機組的正常運行，進一步造成巨大的經濟損失。

現有技術還存在一種風力發電機組防雷方法及裝置，其構建“葉片—輪轂罩—機艙罩—大地”的雷電流泄放路徑，完全避免了雷電流流過變槳軸承，保證了變槳軸承的安全。但是其他的軸承，如發電機主軸承、偏航軸承，還是可能會流過雷電流造成損壞，且其構建的雷電流泄放路徑經過輪轂罩和機艙罩，但可能會有雷電流分流到軸承中，對軸承造成損害，且對于直驅風力發電機組來說，由于發電機處于外部，這種設計并不能夠徹底解決發電機的防雷問題。

實用新型內容

本實用新型實施例提供一種直驅風力發電機組的防雷裝置及直驅風力發電機組，能夠使雷電流沿著新的外部通道流通而不經過直驅風力發電機組中的各個軸承，避免各個軸承遭受雷電流的損傷，延長了各個軸承的使用壽命，有效地保證了直驅風力發電機組中各個軸承的正常運轉，從而保證直驅風力發電機組的正常運行，同時還可以提高雷電流泄放通道的電氣導通性。

為達到上述目的，本實用新型實施例采用如下技術方案：

一方面，本實用新型提供了一種直驅風力發電機組的防雷裝置，包括設置在非金屬葉片上的用于接收雷電流的接閃器及與該接閃器電氣連接的葉片引下線，其中，所述直驅風力發電機組的防雷裝置還包括：

第一引雷電流部件，與所述葉片引下線電氣連接，且與發電機轉子的外表面絕緣連接；

第二引雷電流部件，與所述發電機轉子的外表面及絕緣機艙罩絕緣連接，所述第二引雷電流部件通過金屬導體與所述第一引雷電流部件電氣連接；

防雷引下線，用于電氣連接所述第二引雷電流部件與設置于塔筒內的接地部件，以通過塔筒將雷電流泄放到大地。

進一步地，所述直驅風力發電機組的防雷裝置還包括：第一絕緣部件，設置在所述發電機轉子的外表面上且靠近所述葉片；

所述第一引雷電流部件包括第一導電端和第二導電端，所述第一導電端設置在所述葉片的根部上并與所述葉片引下線電氣連接，所述第二導電端設置在所述第一絕緣部件上并與所述金屬導體電氣連接，所述葉片轉動時所述第一導電端與所述第二導電端滑動接觸。

進一步地，所述直驅風力發電機組的防雷裝置還包括：第二絕緣部件，設置在所述發電機轉子的外表面上且靠近絕緣機艙罩；