[發明專利]風力發電機葉片抑制雷電流裝置及其安裝結構

在審

• 申請號: 202011640186.9
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112628093A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 宮全勝;宋志軍;李建國;張麗華;陳玉學;李云波;李德東;吳孟恒;鞏瀚方;周燕川;趙君
• 申請（專利權）人: 宮全勝;宋志軍;李德東;吳孟恒;鞏瀚方
• 主分類號: F03D80/30
• 分類號: F03D80/30;F03D80/00;F03D13/10;F03D1/06
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉玲

本發明涉及風力發電機葉片抑制雷電流裝置，其結構為：雷云電荷引聚單元包括金屬板材及尖端電荷引聚體，在金屬板材上制出若干尖端電荷引聚體；板式多級電離處理單元包括絕緣主板、電離極板、接閃器引下線上接入點，在絕緣主板上設置若干間隔的電離極板，在最上層電離極板的端部設置接閃器引下線上接入點；異性電荷引聚與殘余電流泄放單元，為所述間隔的電離極板的最下層電離極板，該最下層電離極板的上部制有一排放電尖端，且下部折彎后制出異性電荷引聚尖端針排，異性電荷引聚與殘余電流泄放單元設置接閃器引下線的下接入點。本發明可實現大幅度消減葉片接閃器引下線雷電流強度，保護風電機葉片和旋轉部位免遭雷擊損害。

技術領域

本發明屬于風力發電設備的防雷技術領域，尤其是一種風力發電機葉片抑制雷電流裝置及其安裝結構。

背景技術

風能是當前技術最成熟，最具備規模開發的可再生能源。在近年來迅猛發展的同時雷擊風險也隨之大。其原因一是單機發電量增加使葉片增大增高。葉片頂端高度一般都在上百米左右，最高的可達近200米。二是新建風電場增多，機組數量規模增多增大。三是風電場多選址在風能資源豐富的高原、沿海、山口等雷電多發地區。特別是對于我國復雜的地理地形和氣候條件，風電機葉片遭受雷擊損害的風險遠高于其它國家。據有關資料刊載，部分風電場風電機葉片的年度遭受雷擊概率達到4-8％。一臺1500kw風電機葉片遭受雷擊后的維修費用可達上百萬元。雷擊風險已經成為我國風電行業公認的最大危害，目前仍是世界性難題！

現代風電機葉片一般都設計安裝了防雷裝置，但仍然履遭雷擊損害！原因如下:

(一)、現用風電機葉片防雷裝置結構：通常作法是在葉片頂部最易遭受雷擊部位裝有防雷接閃器，引下線自接閃器連接至葉片根部的金屬法蘭盤上，雷電流由法蘭盤傳導至變槳軸承內圈，依次經軸承滾珠至變槳軸承外圈，再傳導至輪轂。或者采用碳刷或放電間隙橋接方式將雷電流傳導至輪轂。其它轉動部位也采用同樣的雷電流下傳方式。

另外，部分風電場地質條件復雜，對于一些電阻值過大的地質條件，須花費大量的人力、物力才能達到防雷規范規定的低接地電阻值要求。更有些安裝合格的接地裝置，隨著時間變化接地電阻值也會逐漸增大，影響雷電流入地泄放效果致使發生雷擊事故。

(二)、產生雷電損害的原因:

現行風電機葉片防雷技術是依據“將雷電流全部泄放入地”理論建立的。要求接閃器、引下線、接地裝置之間做到緊密衍接，接地裝置與地質物之間也應保證足夠大的接觸面積，才能降低接地電阻保證雷電流泄放路徑通暢。這對于固定物體的防雷保護可以很容易做到。但對于時刻處于旋轉狀態下的風電機葉片，其轉動部位在遇有瞬間(微秒級)超強雷電流(電壓幾萬至幾十萬伏特、電流幾十至幾百千安培)在通過旋轉部位時產生的強阻抗會影響雷電流通暢泄放，從而產生雷擊損害。另外復雜地質條件下的接地裝置電阻值增高也同樣影響雷電流通暢泄放入地！

綜上，當遇有超強雷電流時，現行的“將雷電流全部泄放入地”理論和技術尚不能解決超強雷電流在通過風電機葉片轉動部位和高電阻地質時的通暢泄放問題，使風電機葉片遭受雷擊損壞。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種風力發電機葉片抑制雷電流裝置，可實現大幅度消減雷電流強度，保護風電機葉片和旋轉部位(齒輪或碳刷或放電間隙橋接)免遭雷擊損害。

本發明的目的還在于提供一種風力發電機葉片抑制雷電流裝置安裝結構。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：