[發明專利]具有向殼體導電組件中注入雷電電流的優化組件的風力渦輪機葉片防雷電系統

有效

• 申請號: 201710416871.5
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107476943B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 維克特·瑪奇·諾曼;胡安·馬多斯·乍巴勒古依
• 申請（專利權）人: 歌美颯創新技術公司
• 主分類號: F03D80/30
• 分類號: F03D80/30
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;王智

本發明提供了一種用于具有在殼體的導電組件中注入雷電電流的優化組件的風力渦輪機葉片的防雷電系統。注入裝置包括電流接收器元件(27；47；67)和電流注入元件(28；48；68；69、69')，電流接收器元件(27；47；67)連接到雷電電流的輸入電纜，并且布置在殼體的靠近導電組件(22；42；62)的區域上方，電流注入元件(28；48；68；69、69')，布置在導電組件(22；42；62)上方，并且通過至少兩個分配電纜(31、32；51、52、53；71、72、73、74)連接至電流接收器元件(27；47；67)。

技術領域

本發明涉及一種用于外殼中具有導電組件的風力渦輪機葉片的防雷電系統，特別涉及在所述導電組件中注入雷電電流。

背景技術

由于風力渦輪機所達到的高度及其在高空地區的位置，特別是在其葉片處受到雷擊的風險很高。因此，葉片必須具有防雷電系統，并且必須保護其中包含導電元件(金屬部件、傳感器、信標系統等)的任何附加系統免受直接雷擊和由它們引起的電磁場造成的間接影響。

風力渦輪機葉片的防雷電系統的主要組件是安裝在葉片表面上的一系列金屬接收器和用于將雷電從接收器驅動到葉片根部的下導體。風力渦輪機的發展與其提供的電力的增長一起導致新一代的風力渦輪機在塔架高度和轉子直徑方面均具有越來越大的尺寸。葉片延長涉及剛度的增加。在制造葉片時使用更多的碳纖維層壓體是實現該剛性的常規方式，不管作為“蓋”連接到殼體或形成殼體結構的一部分。然而，碳纖維層壓體是導體，因此必須與防雷電系統的下導體并聯連接，以防止下導體和層壓體之間的內部電弧以及碳層壓體上的直接雷擊。

WO 2006/051147A1描述了一種防雷電系統，其包括用于使碳纖維層壓體和防雷電系統等電位化的裝置，包括源自下導體的導出體，將下導體直接連接至布置在葉片的梁的上部和下部的碳纖維層壓體(參見圖1a)。來自下導體6的輔助電纜5通過螺栓連接連接至與梁凸緣4的碳纖維層直接接觸的金屬板3，用作向梁凸緣4注入電流的裝置。通過使用在金屬板3和金屬板3附近的碳纖維層之間增加的形成為碳納米纖維或碳納米管11的導電樹脂，可以改善電連接。由于雷電電流的高頻，連接中的本地電流分布導致有效連接面積小于物理面積，因此輔助電纜5附近的區域A中的電流密度比遠離它的區域B中的電流密度大得多。

本發明旨在解決這個問題。

發明內容

本發明提供了一種風力渦輪機葉片的防雷電系統，葉片外殼包括嵌入其中的導電組件，其中具有在所述導電組件中注入雷電電流注入裝置，其實現了注入區域中的雷電電流的平衡分布。

這種注入裝置包括布置在靠近導電組件的殼體某區域上的雷電電流的電流接收器元件和布置在導電組件上的電流注入元件，它們通過至少兩個分配電纜連接在它們之間。

這種雷電電流可能來自穿過葉片內部的接地下導體或來自直接連接到葉片雷電接收器的電纜。

在一個實施例中，導電組件是嵌入殼體中的“蓋”，并且注入裝置包括電流接收器元件和電流注入元件，其通過兩個分配電纜連接并被配置為防止電流注入元件中具有高電流密度區域。

在一個實施例中，導電組件是嵌入殼體中的碳纖維層壓體，并且注入裝置包括電流接收器元件和電流注入元件，其通過三個分配電纜連接并且被配置為防止電流注入元件中具有高電流密度區域。

在一個實施例中，導電組件是嵌入殼體中的金屬網，注入裝置包括電流接收器元件和電流注入元件，其通過四個分配電纜連接并被配置為防止電流注入元件中具有高電流密度區域。

從下面結合附圖的詳細描述可以理解本發明的其它特征和優點。

附圖說明

圖1a和1b分別是風力渦輪機葉片的已知防雷電系統的透視圖和示意性平面圖，示出了如何將雷電電流注入到風力渦輪機葉片的梁的“蓋”中。