[發(fā)明專(zhuān)利]一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)驅(qū)雷防護(hù)裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710171415.9
• 申請(qǐng)日: 2017-03-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106762470A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李先舉;李先眾;李世偉;姚春林;申玉超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 方圓電氣股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F03D80/30
• 分類(lèi)號(hào): F03D80/30;F03D1/06
• 代理公司: 濟(jì)南千慧專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙企業(yè))37232
• 代理人: 種道北

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及防雷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)驅(qū)雷防護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

風(fēng)能是可再生潔凈能源，利用風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)前技術(shù)最成熟、最具備規(guī)模開(kāi)發(fā)條件的電力資源。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量越來(lái)越大，為了吸收更多風(fēng)能，風(fēng)機(jī)的高度隨著輪轂高度和葉輪直徑增高不斷升高，雷擊的風(fēng)險(xiǎn)不斷增加，雷擊已成為自然界中對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行危害最大的自然災(zāi)害。發(fā)生雷擊時(shí)，閃電電流通過(guò)所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組件傳導(dǎo)至地面，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)位于疾風(fēng)區(qū)，通常選址在丘陵或山脊上，其高度遠(yuǎn)高于周?chē)牡匦蔚匚铮偌由巷L(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝地點(diǎn)土壤電阻率通常較高，對(duì)雷電流的傳導(dǎo)性能相對(duì)較差，特別容易受到直擊雷、側(cè)擊雷和感應(yīng)雷的襲擊。

現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的防雷通常不同于普通建筑物的防雷，它需要重點(diǎn)解決葉片和輪轂、齒輪箱、軸承、傳動(dòng)裝置、發(fā)電機(jī)、電氣部分、控制系統(tǒng)等雷電防護(hù)問(wèn)題。風(fēng)機(jī)遭雷擊的部件的維修費(fèi)用(包括人工費(fèi)、部件費(fèi)和吊裝費(fèi)等)很高，其中葉片損壞的維修費(fèi)用最昂貴。風(fēng)力發(fā)電機(jī)遭雷擊損壞后，由于故障損害的分析和后續(xù)的維修，加上訂貨期和運(yùn)輸期，會(huì)造成一段時(shí)間的停工期。由這個(gè)停工期不僅使發(fā)電量損失，而且減少了風(fēng)場(chǎng)所有者經(jīng)濟(jì)上的收入。據(jù)國(guó)外的統(tǒng)計(jì)，雷擊故障比平均其它故障造成的停機(jī)影響都大。雷害是威脅風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全生產(chǎn)和風(fēng)場(chǎng)效益的嚴(yán)峻問(wèn)題。風(fēng)力發(fā)電是新興的行業(yè)，至今從防雷研究成果看，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的外部直擊雷保護(hù)，重點(diǎn)是放在改進(jìn)葉片的防雷系統(tǒng)上；

風(fēng)機(jī)的一般外部雷擊路線是：雷擊(葉片上)接閃器→(葉片內(nèi)腔)導(dǎo)引線→葉片根部→機(jī)艙主機(jī)架→專(zhuān)設(shè)(塔架)引下線→接地網(wǎng)引入大地。但是，從丹麥和德國(guó)統(tǒng)計(jì)受雷擊損壞部位中，雷電直擊的葉片損壞占15％～20％，而80％以上是與引下線相連的其他設(shè)備，受雷電引入大地過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)電壓而損壞。

中國(guó)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已在高海拔地區(qū)占有很大比例，高海拔地區(qū)雷電從強(qiáng)度和頻度上都有所加劇，對(duì)風(fēng)機(jī)防雷系統(tǒng)接閃效率提出了更高的要求。且目前風(fēng)電整機(jī)出質(zhì)保的比例不斷增加，機(jī)組、葉片因雷損失的比例也不斷擴(kuò)大。2014年有200余只葉片損壞，其中因雷損失比例高達(dá)80％。造成目前葉片因雷損失比例增高的主要原因是葉片防雷設(shè)計(jì)基本沒(méi)有進(jìn)行雷擊設(shè)計(jì)驗(yàn)證、葉片防雷系統(tǒng)有效接閃率低、接閃器設(shè)計(jì)冗余不足導(dǎo)致的。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的就是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)驅(qū)雷防護(hù)裝置，它具有無(wú)源拒雷、不受接地電阻影響及拒雷可靠穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)驅(qū)雷防護(hù)裝置，包括安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片端部的驅(qū)雷金屬片，葉片內(nèi)遠(yuǎn)離驅(qū)雷金屬片的一端安裝有與驅(qū)雷金屬片相連的等離子發(fā)生器，等離子發(fā)生器通過(guò)設(shè)在葉片內(nèi)的接地線經(jīng)塔架內(nèi)部與地面連接。

所述等離子發(fā)生器為無(wú)源等離子發(fā)生器，包括與葉片內(nèi)壁固連的金屬外罩，金屬外罩通過(guò)導(dǎo)線與驅(qū)雷金屬片連接，金屬外罩開(kāi)口端內(nèi)壁安裝有絕緣子，絕緣子下方設(shè)有電極，電極與金屬外罩內(nèi)壁之間間隔設(shè)置，電極通過(guò)設(shè)在葉片內(nèi)的接地線經(jīng)塔架內(nèi)部與大地連接。

所述金屬外罩為鋁金屬外罩，所述電極為鋁電極。

所述接地線一端與電極連接，另一端與設(shè)在地表下面的電流收集裝置連接。

所述驅(qū)雷金屬片端部通過(guò)螺栓與葉片端部對(duì)接相連。

所述驅(qū)雷金屬片端部通過(guò)螺栓與葉片端部插接相連。

所述驅(qū)雷金屬片外壁端部設(shè)置為鋸齒形。

所述驅(qū)雷金屬片外壁端部設(shè)有多針陣列電離單元。

所述接地線上連接有計(jì)數(shù)器。

本發(fā)明采用上述方案，針對(duì)現(xiàn)有風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)防雷設(shè)備在實(shí)際使用時(shí)存在的技術(shù)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)驅(qū)雷防護(hù)裝置，通過(guò)在葉片端部設(shè)計(jì)驅(qū)雷金屬片和無(wú)源等離子發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)無(wú)源主動(dòng)拒雷；通過(guò)設(shè)計(jì)金屬外罩、絕緣子、電極，實(shí)現(xiàn)在雷云電場(chǎng)在作用下，高壓電離空氣產(chǎn)生等離子體，與云電荷相反的離子經(jīng)驅(qū)雷金屬片傳至外界消除云電荷，從而在不受接地電阻影響下，起到實(shí)現(xiàn)無(wú)源拒雷的目的。

附圖說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明驅(qū)雷金屬片對(duì)接安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明驅(qū)雷金屬片插接安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明等離子發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖1中的A部放大圖；

圖6是本發(fā)明對(duì)接多針陣列放電單元驅(qū)雷金屬片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明插接多針陣列放電單元驅(qū)雷金屬片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明對(duì)接鋸齒形驅(qū)雷金屬片結(jié)構(gòu)示意圖；