[發明專利]防雷裝置

有效

• 申請號: 201780084526.4
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN110234871B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: F.達爾;M.尼爾森
• 申請（專利權）人: 西門子歌美颯可再生能源公司
• 主分類號: F03D80/30
• 分類號: F03D80/30;F03D1/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄒松青;王麗輝

本發明描述了一種風力渦輪機轉子葉片（1）的防雷裝置，其包括：至少一個端子（3），其連接到布置在葉片內部中的引下線（4）；以及多個引雷器（2、R），其電連接到所述端子（3）；并且其中至少一個引雷器（2）包括：內部連接器（20），其用于與所述端子（3）進行電接觸；以及后緣接受器（2），其被布置成沿與所述轉子葉片（10）的行進方向（R）相反的方向（F）延伸超過所述轉子葉片（10）的后緣（TE）。本發明還描述了一種包括根據權利要求1至9中的任一項所述的防雷裝置的風力渦輪機轉子葉片（10）；以及一種給風力渦輪機轉子葉片（10）配備這種防雷裝置的方法。

技術領域

本發明描述了：一種風力渦輪機轉子葉片防雷裝置；一種風力渦輪機轉子葉片；以及一種給風力渦輪機轉子葉片配備防雷裝置的方法。

背景技術

風力渦輪機通常配備有防雷系統（LPS），其用于最小化或避免雷擊期間的損壞。雷擊可能發生在風力渦輪機的任何暴露部分處，并且這些暴露部分通常配備有接受器和引下線的專門裝置。隨著塔架高度和葉片長度的增加（特別是在海上風力渦輪機的情況下），葉片通常最易受雷擊。而且，在具有高電風暴發生率的地理區域中，即使具有相對適中高度的風力渦輪機的葉片也可能每年遭受許多雷擊。為保護轉子葉片，先前方法是將接受器布置在葉片表面處的合適位置處，并且將該接受器連接到沿著葉片內部的長度延伸的引下線（down conductor）。通常，一個接受器布置在轉子葉片尖端處，并且多個側面接受器沿著轉子葉片的表面在其長度的一些部分上分布。

已知類型的接受器（或“吸引器”）包括實心金屬件，其具有幾乎與轉子葉片的外部表面齊平的頭部、以及旋擰到布置在轉子葉片內部的端子或基座中的螺紋連接器。端子通過引下線被電接地。在該已知方法中，接閃器（lightning receptor）嵌入葉片表面中。在電風暴期間，帶電粒子（“離子云”）的靜電場將形成在充當吸引器的任何暴露物體（例如轉子葉片）周圍，所述轉子葉片中的每一者收集在其葉片周圍（特別是在葉片尖端區域中）的離子云。然而，當風力渦輪機在電風暴的累積過程中或者在電風暴期間運行時，風力渦輪機葉片周圍的離子云將被沖洗經過葉片的后緣。這是由葉片表面的吸力側上方的空氣流引起的，所述吸力側用于使離子云朝向流過葉片的后緣的真空囊移位。因此，現有技術接受器的有效性受到葉片的旋轉的危害，這導致接受器不是最佳地放置在離子云中。由于轉子葉片的有效性在很大程度上取決于氣流的邊界層可以被維持的良好程度，因此現有技術接受器的外表面不能從葉片的表面向外延伸太遠。相反，接受器嵌入葉片本體中，并且接受器主體的較大部分在葉片的表面下方。在雷擊期間，所述主體需要經受非常高的電流。因此，無法簡單地通過朝向葉片的較薄的后緣區域橫向地移動現有技術接受器來補救被移位的離子云以及降低的接受器效率的問題，因為這將暴露其主體的大部分，這將極大地干擾葉片的空氣動力學性能。

此外，存在與現有技術接受器相關聯的結構風險，因為接受器被嵌入轉子葉片中，以基本上定位成與葉片表面齊平。在接受器受到雷擊的情況下，葉片表面通常在環繞接受器的暴露表面的區域中被燒毀。這種熱損壞可能導致裂縫，所述裂縫又準許水分進入。在該區域中存在于葉片表皮下方的任何水分都可能導致隨后雷擊中的蒸汽爆發。葉片故障和/或昂貴的修理工作可能因這種類型的損壞而發生。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種克服上文概述的問題的改善的轉子葉片防雷裝置。

該目的通過如下來實現：根據本申請的基本方案的轉子葉片防雷裝置；根據本申請的基本方案的風力渦輪機轉子葉片；以及本申請的基本方案的給風力渦輪機轉子葉片配備防雷裝置的方法。

根據本發明，風力渦輪機轉子葉片的防雷裝置包括：至少一個端子，其連接到布置在葉片內部中的引下線；以及多個接閃器，其電連接到端子；并且其中至少一個接受器包括：端子連接器，其用于與端子進行電接觸；以及后緣接受器，其被布置成沿與轉子葉片的行進方向相反的方向延伸超過轉子葉片的后緣。在本發明的上下文中，端子連接器和后緣接受器可以形成為一體、或者彼此電連接，使得端子連接器和后緣接受器可以被視為單個導電部件。