CN110219784A - 一种风电叶片的防雷*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电叶片的防雷***，其包括用于传导雷电的固定于风电叶片壳体两面的金属网I，每面金属网I的铺设区域与主梁基本匹配，金属网I临近叶片根部的一端与接地线连接以将雷电传导至地面，金属网I上间隔搭接有多个金属网II，金属网II远离金属网I的一端设有用于传导雷电的接闪器，接闪器伸入壳体内部的一端通过分支电缆线与主电缆线连接以实现金属网I与主电缆线导通；风电叶片的尖部设有尖部接闪器，主电缆线分别连接尖部接闪器及接地线以将雷电通过接地线传导至地面。该防雷***遭受雷电后能进行金属网I与主电缆线双导流通道导流，避免了金属网I雷击断裂导致的防雷***整体失效的问题，能更加全面的保障叶片的运行安全。
Description
技术领域
本发明涉及风电叶片防雷领域，尤其是涉及一种风电叶片的防雷***。
背景技术
近年来，随着风电机组的大型化和海上运用的日益增多，高强度、高模量的碳纤维主梁广泛应用于风电叶片中。与玻璃纤维主梁相比，因碳纤维具有导电性而更容易使风电叶片遭受雷击，但其导电性极差，在遭受雷击后不能迅速的将雷电传导出去，故而会产生更为严重的损坏，维修成本巨大。
现有技术中对碳纤维主梁风电叶片的防雷方法通常是在叶片外层从尖部到根部整体铺设金属网，然而该方法存在以下问题：（1）、叶片从尖部到根部均铺设有金属网，而碳纤维主梁结束位置一般距叶尖2-3m，叶尖2m内遭受雷击概率较高，尖部2m处金属网更易损伤；（2）、金属网损伤后维修困难，如不及时修复，此处金属网导流横截面减少，再次传导雷电时会导致导流通道变窄，造成更大损伤；（3）、仅通过金属网接收和传导雷电，如遭受能量较大的雷电甚至会造成金属网整体断裂，金属网断裂后将不能继续传导雷电，导致整个防雷***失效。
因此，有必要寻找一种能够解决上述问题的风电叶片的防雷结构。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种风电叶片的防雷***，旨在解决现有技术中由于叶尖段铺设金属网易遭受雷击而发生损伤，且因金属网遭受雷击后整体断裂无法传导电流而导致防雷***失效的问题。
本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种风电叶片的防雷***包括用于传导雷电的固定于风电叶片壳体两面的金属网I，每面金属网I的铺设区域与主梁基本匹配，金属网I临近叶片根部的一端与接地线连接以将雷电传导至地面，金属网I上沿叶片轴向方向间隔搭接有多个金属网II，金属网II远离金属网I的一端设有用于传导雷电的雷电传导件，雷电传导件伸入壳体内部的一端通过分支电缆线与主电缆线连接以实现金属网I与主电缆线导通；风电叶片的尖部设有尖部接闪器，主电缆线分别连接尖部接闪器及接地线以将雷电通过接地线传导至地面。
进一步地，所述雷电传导件为接闪器。
进一步地，风电叶片壳体尖部外部设有防止主电缆线受雷电击穿的屏蔽导流条，屏蔽导流条分别与尖部接闪器和金属网I临近叶片尖部的一端设置的接闪器连接。
进一步地，风电叶片壳体内壁固定有与分支电缆线连接的基座，接闪器与基座螺纹连接。
进一步地，金属网I临近风电叶片尖部的一端折叠固定于尖部连接盘中，尖部连接盘通过接闪器与风电叶片壳体连接；金属网I临近风电叶片根部的一端折叠固定于根部连接盘中，根部连接盘通过紧固件与风电叶片壳体连接。
进一步地，所述接闪器上部的圆形的面积不小于50mm2。
进一步地，所述主梁为碳纤维主梁。
进一步地，风电叶片内部无腹板的区域内设有支撑架，主电缆线通过腹板和支撑架支撑在叶片中部。
进一步地，所述主电缆线的截面积不小于50mm2。
有益效果：
如上所述，本发明的一种风电叶片的防雷***，具有以下有益效果：
1、采用金属网II搭接金属网I并与雷电传导件相导通，同时雷电传导件与主电缆线相连，实现金属网I与主电缆线的等电位连通，遭受雷电后能进行金属网I与主电缆线双导流通道导流，避免了金属网I雷击断裂导致的防雷***整体失效的问题，能更加全面的保障叶片的运行安全，且金属网I损伤后即使不修复也不会影响整体防雷***的防雷效果。
2、叶片壳体外部安装的多个雷电传导件为接闪器，接闪器在传导雷电的同时也可以直接接受闪电雷击，增加了接闪面积。
3、叶片尖部区域铺设屏蔽导流条，有效避免主电缆线出现击穿放电现象，且屏蔽导流条安装简单，便于维护。且金属网I只铺设主梁所在区域，叶片尖部区域不铺设金属网I，不存在金属网I会遭受雷击损伤修复的问题。
4、金属网I通过尖部连接盘和根部连接盘与壳体外部连接，与只通过紧固件连接相比，增大了金属网I与壳体的连接面积，保证金属网I不会随意脱落，且提高了传导雷电的效率。
5、本发明中通过限定主电缆线的截面积和雷电传导件上部圆形的面积，以保证其在接收较大电流的雷击时仍然能够正常工作，有效延长了该防雷***的使用时间。
下面结合实施例附图和具体实施例对本发明做进一步具体详细的说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中防雷***的结构示意图。
图2是防雷***尖部结构放大示意图。
图3是图2中A-A处的剖视图。
图4是图2中B-B处的剖视图。
图5是图4中I处的放大示意图。
图示标记，1、壳体，2、主梁，3、金属网I，4、尖部接闪器，5、屏蔽导流条，6、尖部连接盘，7、金属网II，8、雷电传导件，9、分支电缆线，10、主电缆线，11、根部连接盘，12、基座，13、腹板，14、支撑架。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种风电叶片的防雷***，本发明中的防雷***运用于含碳纤维主梁的风电叶片中也能达到很好的效果，当然，也可以将该防雷***运用在其他材质主梁（如两面玻璃纤维主梁、一面玻璃纤维主梁和一面碳纤维主梁）的风电叶片中。该防雷***遭受雷电后能进行金属网与电缆线双导流通道导流，避免了金属网雷击断裂导致的防雷***整体失效的问题，能更加全面的保障叶片的运行安全。
如图1-5所示，本发明所示的风电叶片防雷***，其在结构上主要包括用于传导雷电的铺设区域与主梁2基本匹配的金属网I 3，所述金属网I 3是在叶片铺层时铺设在壳体1两面的最外层，因此，在一个风电叶片中金属网I 3的数量为两个。金属网I 3临近叶片根部的一端与接地线连接以将雷电传导至地面。
需要解释的是，本发明中金属网I 3的铺设区域与主梁2基本匹配，其是指金属网I3的铺设宽度比主梁2宽度稍宽，金属网I 3铺设长度比主梁2端部位置稍长，即金属网I 3完全覆盖主梁2的区域。
需要说明的是，两个金属网I 3上沿风电叶片轴向方向间隔搭接有多个金属网II7，金属网II 7一端与金属网I 3连接，一端与雷电传导件8连接，雷电传导件8设置有多个，雷电传导件8通过金属网II 7与金属网I 3相连，金属网II 7与雷电传导件8直接接触连接，通过金属网II 7使金属网I 3与雷电传导件8形成导通。雷电传导件8伸入壳体内部的一端通过分支电缆线9与主电缆线10连接以实现金属网I 3和主电缆线10的导通；主电缆线10分别连接尖部接闪器4及位于叶片根部一侧的接地线以将雷电通过接地线传导至地面。
优选地，所述雷电传导件8为接闪器，接闪器不仅能够传导雷电，还能够接收雷电，增加了接收雷电的面积。
所述接闪器上部圆形的面积不小于50mm2，其底部设计有螺纹，接闪器与基座12相连，所述基座12上在合模时粘贴在叶片壳体1的内壁上，基座12上有与接闪器匹配的螺纹孔，基座12可与分支电缆线9通过连接件相连，进而实现主电缆线10与接闪器的连接。可根据实际要求确定接闪器的数量。
其中，屏蔽导流条5为叶片脱模后在叶片壳体1的外部两侧粘贴，屏蔽导流条5的一端与尖部接闪器4相连，一端与金属网I 3临近叶片尖部的一端设置的接闪器相连，从而有效防止内部的主电缆线10击穿放电，所述的屏蔽导流条5安装简单，便于维护。
金属网I 3临近叶片尖部的一端折叠固定于尖部连接盘6中，尖部连接盘6通过接闪器与基座12螺纹连接，实现金属网I 3和基座12的连接；金属网I 3临近风电叶片根部的一端折叠固定于根部连接盘11中，根部连接盘11通过紧固件与风电叶片壳体1根部的接地线连接。所述金属网I 3要有很好的柔性，能够在风电叶片铺层过程中具有很好的随型。
金属网I 3通过尖部连接盘6和根部连接盘11与壳体1外部连接，与只通过紧固件固定金属网I 3相比，增大了金属网I 3与壳体1的连接面积，且折叠固定保证金属网I 3有一定的厚度以免金属网I 3随意脱落，再者也有效地保证了传导雷电的效率。
主电缆线10的截面积不小于50mm2，主电缆线10布置与壳体1内部，有腹板13的区域主电缆线10固定于腹板13的后缘侧，无腹板13的区域用支撑架14支撑在叶片的中部，主电缆线10一端与尖部接闪器4相连，另一端与根部一侧的接地线相连以将雷电传导至地面，分支电缆线9与主电缆线10相连，所述主电缆线10与接闪器（该接闪器指位于风电叶片叶身的接闪器，除尖部接闪器4）均通过分支电缆线9相连接。
通过限定主电缆线10的截面积和雷电传导件8上部圆形的面积，以保证其在接收较大电流的雷击时仍然能够正常工作，有效延长了该防雷***的使用时间。
优选地，所述的接闪器的材质为铜，所述的金属网I 3与金属网II 7的材质为铜，根部连接盘11和尖部连接盘6的材质也为导电性能优良的铜，将传导雷电的部件均选择铜材质能够有效的保证其导电性能。
该防雷***采用金属网II 7搭接金属网I 3并与接闪器相导通，同时接闪器与主电缆线10相连，实现金属网I 3与主电缆线10的等电位连通，遭受雷电后能进行金属网I 3与主电缆线10双导流通道导流，且接闪器在传导雷电的同时也可以直接接收闪电雷击。该防雷***避免了金属网I 3雷击断裂导致的防雷***整体失效的问题，能更加全面的保障风电叶片的运行安全。
以上对本发明所提供的一种风电叶片的防雷***进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理和具体实施方式进行了阐述，上述实施例仅用来帮助理解本发明的方法和核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种风电叶片的防雷***，其特征在于：该防雷***包括用于传导雷电的固定于风电叶片壳体(1)两面的金属网I (3)，每面金属网I (3)的铺设区域与主梁(2)基本匹配，金属网I (3)临近叶片根部的一端与接地线连接以将雷电传导至地面，金属网I (3)上沿叶片轴向方向间隔搭接有多个金属网II (7)，金属网II (7)远离金属网I (3)的一端设有用于传导雷电的雷电传导件(8)，雷电传导件(8)伸入壳体(1)内部的一端通过分支电缆线(9)与主电缆线(10)连接以实现金属网I (3)与主电缆线(10)导通；风电叶片的尖部设有尖部接闪器(4)，主电缆线(10)分别连接尖部接闪器(4)及接地线以将雷电通过接地线传导至地面。
2.根据权利要求1所述的一种风电叶片的防雷***，其特征在于：所述雷电传导件(8)为接闪器。
3.根据权利要求2所述的一种风电叶片的防雷***，其特征在于：风电叶片壳体(1)尖部外部设有防止主电缆线(10)受雷电击穿的屏蔽导流条(5)，屏蔽导流条(5)分别与尖部接闪器(4)和金属网I(3)临近叶片尖部的一端设置的接闪器连接。
4.根据权利要求2所述的一种风电叶片的防雷***，其特征在于：风电叶片壳体(1)内壁固定有与分支电缆线(9)连接的基座(12)，接闪器与基座(12)螺纹连接。
5.根据权利要求2所述的一种风电叶片的防雷***，其特征在于：金属网I(3)临近风电叶片尖部的一端折叠固定于尖部连接盘(6)中，尖部连接盘(6)通过接闪器与风电叶片壳体(1)连接；金属网I(3)临近风电叶片根部的一端折叠固定于根部连接盘(11)中，根部连接盘(11)通过紧固件与风电叶片壳体(1)连接。
6.根据权利要求2所述的一种风电叶片的防雷***，其特征在于：所述接闪器上部的圆形的面积不小于50mm2。
7.根据权利要求1所述的一种风电叶片的防雷***，其特征在于：所述主梁(2)为碳纤维主梁。
8.根据权利要求1所述的一种风电叶片的防雷***，其特征在于：风电叶片内部无腹板(13)的区域内设有支撑架(14)，主电缆线(10)通过腹板(13)和支撑架(14)支撑在叶片中部。
9.根据权利要求1所述的一种风电叶片的防雷***，其特征在于：所述主电缆线(10)的截面积不小于50mm2。
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