CN101655071B - 风力涡轮机雷电保护系统 - Google Patents
风力涡轮机雷电保护系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101655071B CN101655071B CN200910168831.9A CN200910168831A CN101655071B CN 101655071 B CN101655071 B CN 101655071B CN 200910168831 A CN200910168831 A CN 200910168831A CN 101655071 B CN101655071 B CN 101655071B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wind turbine
- turbine blade
- electric field
- lightning
- field controls
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 49
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 39
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 11
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 5
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 claims 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 27
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000002990 reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
- F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
- F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
- F03D80/30—Lightning protection
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2280/00—Materials; Properties thereof
- F05B2280/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
- F05B2280/6003—Composites; e.g. fibre-reinforced
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/04—Composite, e.g. fibre-reinforced
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
Abstract
本发明涉及风力涡轮机雷电保护系统。具体而言,具有吸力侧(16)和压力侧(18)的玻璃增强纤维或碳增强的风力涡轮机叶片(14)包括适配有单独地设置在尖端部分(12)上或在其内部中的电场控制区域的尖端部分(12)。电场控制区域电连通或电连接至放电传导机构(20),其中电场控制区域和放电传导机构(20)一起操作以通过控制雷电冲击在尖端部分(12)产生的电场来保护风力涡轮机及其连接的叶片(14)不由于在风力涡轮机叶片(14)的尖端(12)的雷电冲击而损坏。
Description
技术领域
本发明大致涉及风力涡轮机,更具体地,涉及用于风力涡轮机及其相关的叶片的雷电保护系统和方法。
背景技术
很多种的用于保护风力涡轮机及其相关的叶片的雷电保护系统在本领域是已知的。风力涡轮机经常直立在开阔空间中或者在近些年位于海上,它们经常是所处地方的最高点,因此经常遭到雷电袭击。风力涡轮机叶片的尖端达到最高位置,因此是雷电冲击的常见位置。
过去,叶片经常由非导电材料诸如玻璃纤维制成的事实导致相信雷电不是问题。然而,这样的叶片经常被薄层的尘埃、盐或污染物以及湿气覆盖,传导电流的风险是存在的并导致若干未被保护的叶片被雷电损坏或破坏。
建立用于风力涡轮机叶片的雷电保护的问题已产生若干不同的解决方案。一个解决方案意在防止来自冲击风力涡轮机叶片的雷电的电流进入发电机和其它位于风力涡轮机上部的电气和电子部件。这通过从叶片传导电流至风力涡轮机的塔筒并传导至大地来完成。
基于其高度和暴露的位置,风力涡轮机为雷电冲击提供优选的冲击位置。在雷电高发区的风力涡轮机装置特别需要完善的保护系统。最受危及的部件是电气装置、控制电子装置和叶片。后者由玻璃纤维加强塑料制成。由于雷电对它们的损坏或破坏导致设备很长的停工期。
现代风力涡轮机装备有大约50m长的叶片。尽管由绝缘的玻璃纤维加强塑料制成,叶片形成雷电放电优选的冲击位置。这些叶片装备有雷电保护系统(LPS)以避免雷电冲击的损坏或破坏。最普通的LPS由若干在叶片壳中填充并在内部通过引下线连接大地的金属离散接收器构成。接收器为雷电冲击提供限定的冲击位置。对于更短的叶片,此想法被证实是满足需要的,但对于更长的叶片,叶片表面的一些部分依旧是未被保护的。
由于此问题,其它的雷电保护系统已被提出。一种系统包括在叶片壳的外部上的金属格、导电和柔性的薄片的迭片结构。然而,包括金属格到迭片结构中的过程的工艺步骤使得迭片结构更复杂并由于更高的材料费用还可增加成本。
考虑到前面所述,提供避免这些问题和费用的涡轮机叶片雷电保护系统是有利的。
发明内容
简要地,根据一个实施例,风力涡轮机雷电保护系统(LPS)包括玻璃增强纤维或碳增强的风力涡轮机叶片,叶片包括尖端部分,尖端部分适配有设置在尖端部分上或在其内部中的封装尖端部分以增加雷电流和先导流在电场控制区域的放射并促使雷电放电施加在尖端部分的电场控制区域,电场控制区域与设置在风力涡轮机叶片中的风力涡轮机叶片引下线电连通,其中,电场控制区域和引下线一起操作以通过控制雷电冲击在尖端部分产生的电场来保护风力涡轮机叶片不由于在风力涡轮机叶片尖端的雷电冲击而损坏。
根据另一个实施例,风力涡轮机雷电保护系统(LPS)包括纤维或碳增强的由吸力侧和压力侧构成的风力涡轮机叶片,风力涡轮机叶片包括尖端部分,风力涡轮机叶片的尖端部分由完全地封装尖端部分的导电或半导电材料构成,其限定电场控制区域,风力涡轮机叶片的吸力侧和压力侧各由具有与电场控制区域类似的特性的增强区域构成,其中电场控制区域和增强区域一起构造成在预定的通道上传导和引导雷电放电以控制在尖端部分的雷电冲击产生的电场。
根据又一个实施例,风力涡轮机雷电保护系统(LPS)包括:
纤维或碳增强的风力涡轮机叶片;
设置在风力涡轮机叶片的尖端部分上或在其内部中并完全地封装风力涡轮机叶片的尖端部分以限定电场控制区域的导电或半导电材料;和
设置在风力涡轮机叶片的其余部分上或在其内部中以完全地封装风力涡轮机叶片的其余部分并限定具有与电场控制区域类似的特性的增强区域的导电或半导电材料,电场控制区域和增强区域一起限定构造成提供在风力涡轮机叶片尖端的雷电放电的电场控制的法拉第笼区域。
附图说明
通过下文的具体介绍并结合附图,可以更好地理解本发明的这些以及其它特征、方面和优点。附图中同样的符号代表同样的部分,其中:
图1显示根据本发明的一个实施例的风力涡轮机叶片尖端的雷电保护机构;
图2显示根据本发明的另一个实施例的风力涡轮机叶片尖端的雷电保护机构;和
图3显示根据本发明的又一个实施例的风力涡轮机叶片尖端的雷电保护机构。
尽管上述附图阐明特别的实施例,本发明的其它实施例还可被构思出,如所论述的。在所有情况下,本公开提出本发明的举例说明的实施例作为代表而不是限制。落在本发明的原理的范围和主旨内的许多其它修改和实施例可被本领域技术人员设计出。
部件列表
10 | 风力涡轮机叶片尖端雷电保护机构 |
12 | 风力涡轮机叶片的尖端部分 |
14 | 风力涡轮机叶片 |
16 | 风力涡轮机叶片的吸力侧 |
18 | 风力涡轮机叶片的压力侧 |
20 | 引下线 |
22 | 导电/半导电材料 |
24 | 风力涡轮机叶片的其余部分 |
50 | 风力涡轮机叶片尖端雷电保护机构 |
52 | 风力涡轮机叶片的上部区域 |
54 | 风力涡轮机叶片的下部区域 |
56 | 风力涡轮机叶片的其余部分 |
100 | 风力涡轮机叶片尖端雷电保护机构 |
102 | 风力涡轮机叶片的其余部分 |
具体实施方式
在雷电冲击期间在传统的风力涡轮机转子叶片中产生的雷电电流流过接收器(定位在叶片上),然后沿定位在叶片内部的引下线流动。雷电电流流至轴承凸缘,通过转子叶片轴承,然后通过轴毂。在齿轮箱和发电机之间放置的绝缘物防止雷电电流到达发电机。放电器阵列和/或滑环允许雷电电流到达中空主轴内部的杆,此杆传导雷电电流至塔筒。接地片定位于通过各塔筒凸缘接合点以保证与基础接地的紧密接合,因为塔底座是经由接地系统连接至大地的。
用于风力涡轮机发电机系统的传统雷电保护使用沿风力涡轮机叶片表面或在其内部中分布的离散雷电电流接收器。由于受限制的接收器数量,很有可能雷电冲击会击到两个接收器之间的叶片,导致叶片复合材料的破坏,可导致叶片的整体破坏和风力涡轮机雷电保护系统的失效。
考虑到上面的论述,特别是,克服上述问题的本发明的实施例,现在在下文参考图1-3介绍;其中图1显示根据本发明的一个实施例的风力涡轮机叶片尖端雷电保护机构10。
雷电保护机构10应用于风力涡轮机叶片14的尖端部分12。更具体地,雷电保护机构10应用于风力涡轮机叶片14的吸力侧16和压力侧18。根据本发明的一个方面,风力涡轮机叶片14由预定的玻璃增强纤维或碳增强材料构成。风力涡轮机叶片14还可包括设置在叶片14中的引下线20。
雷电保护机构10容易适配在已经安装的转子叶片上,即所谓的改造。包括吸力侧和压力侧16、18两者的尖端部分12通过向可为复合材料的转子叶片尖端部分12表面上施加或在其内部层叠导电或半导电材料22,即,金属片、金属网、柔性薄片、陶瓷、聚合物等得到增强。导电或半导电材料22构造成形成围绕转子叶片14的尖端部分的绝缘结构或复合材料的一类法拉第笼。导电或半导电材料22与引下线20电连通,使得引下线20和导电或半导电材料22一起作用以控制在转子叶片14的尖端部分12的雷电冲击产生的电场。
由于导电或半导电材料22的导电特性,结合它相比离散接收器的大尺寸,通过复合叶片材料(也就是纤维或碳增强的)的击穿放电被降低。这通过相比复合材料阻抗减少表面阻抗来实现,使得雷电先导流在大电流闪络发生之前被引导至最近的导电连接点。本实施例的最近的导电连接点是经由现有的引下线20提供的。由于导电或半导电材料22的大尺寸,雷电冲击产生的转子叶片14的电流密度被降低,导致热负荷降低。
因为当适配已安装的转子叶片上时雷电保护机构10是尤其有效的,转子叶片14的其余部分24可任选地被涂层覆盖,例如,导电、半导电或不导电涂层以达到所希望的雷电冲击产生的结果。上述雷电保护机构10提供若干超过已知的雷电保护系统的优点,其包括但不限于:
i.由于全部或部分覆盖转子叶片表面的涂覆而增加的叶片表面接收器尺寸;
ii.雷电电流的外部表面传导使得在叶片14中的内部雷电弧(闪络和由雷电冲击产生的声压波导致的可能的爆炸)的可能性降低;
iii.没有观察到叶片重量的显著增加;
iv.易适应全部叶片机械动力学;
v.不需要改变叶片设计;
vi.仅通过稍微的修改,现有的叶片制造(层叠)工艺可被使用;
vii.低附加材料和制造成本;
viii.电流密度的降低将导致在叶片材料上的更低的热负荷;
ix.由于部分或全部覆盖导电或半导电涂层/材料,在叶片表面上的防雷技术增加了雷电接收效率;
x.在击穿脉冲电流闪络发生之前通过安全通道传导雷电流;
xi.通过降低表面阻抗避免击穿和因此带来的转子叶片损坏;
xii.连接导电和导电掺杂材料至有效保护系统的组合的雷电保护;
xiii.增加的用于风力涡轮机叶片的雷电保护效率;
xiv.不需要改变叶片设计;
xv.延伸的转子叶片表面保护;
xvi.增加的雷电电流增强导电通道;
xvii.不需要内部雷电保护系统和因此带来的在转子叶片内部放置雷电保护系统的额外的制造工艺;
xviii.在沿转子叶片的雷电施加过程期间的电场强度分布控制。
图2显示根据本发明的另一个实施例的风力涡轮机叶片尖端雷电保护机构50。雷电保护机构50容易适配在已经安装的转子叶片上,还可用在新的转子叶片的构造中。与上述参考图1的实施例类似,包括吸力侧和压力侧16、18两者的尖端部分12通过向可为复合材料的转子叶片尖端部分12表面上施加或在其内部层叠导电或半导电材料22,即,金属片、金属网、柔性薄片、陶瓷、聚合物等得到增强。导电或半导电材料22构造成形成围绕转子叶片14的尖端部分的绝缘结构或复合材料的一类法拉第笼。
当在现有的转子叶片的改造应用中使用时,导电或半导电材料22与已经存在的引下线20电连通,使得引下线20和导电或半导电材料22一起作用以控制在转子叶片14的尖端部分12的雷电冲击产生的电场。
然而,当风力涡轮机叶片尖端雷电保护机构50应用于新的转子叶片时,引下线20可被消除以简化叶片14的制造。在此实施例中,简单地通过使用具有与叶片14的电场控制区域(尖端部分)12类似的特性的导电或半导电材料增强上部和下部区域52,54以避免使用引下线20。增强区域52,54在响应雷电冲击的大电流闪络发生之前作用以提供需要的导电连接点。
由于导电或半导电材料22的导电特性,结合它相比离散接收器的大尺寸,通过复合叶片材料(也就是纤维或碳增强的)的击穿放电被降低,如上所述的。这通过相比复合材料阻抗减少表面阻抗而实现,使得雷电先导流在大电流闪络发生之前被引导至最近的导电连接点。本实施例的最近的导电连接点是经由增强区域52,54提供的。由于导电或半导电材料22的大尺寸,雷电冲击产生的转子叶片14的电流密度被降低,导致热负荷降低。
因为当改造已安装的转子叶片或构造新的转子叶片时雷电保护机构50是尤其有效的,转子叶片14的其余部分56可任选地被涂层覆盖,例如,导电的、半导电的或不导电的涂层以达到所希望的雷电冲击产生的结果。上述的雷电保护机构50提供若干超过已知的雷电保护系统的优点,诸如上述参考雷电保护机构10所述的。
图3显示根据本发明的又一个实施例的风力涡轮机叶片尖端雷电保护机构100。雷电保护机构100适合于新的转子叶片的构造。与上述参考图1和2所描述的实施例类似,包括吸力侧和压力侧16、18两者的电场控制区域(尖端部分)12通过向可为复合材料的转子叶片的尖端部分12表面上施加或在其内部层叠导电或半导电材料22,即,金属片、金属网、柔性薄片、陶瓷、聚合物等得到增强。导电或半导电材料22构造成形成围绕转子叶片14的电场控制区域(尖端部分)的绝缘结构或复合材料的一类法拉第笼。
在此实施例中,简单地通过使用具有与叶片14的电场控制区域(尖端部分)12类似的特性的导电或半导电材料增强上部和下部区域52,54以避免使用引下线20。导电或半导电材料可经由用导电或半导电涂层或材料来涂覆、覆盖或嵌入上部和下部区域52,54而被应用。根据一个实施例,导电或半导电材料可,例如,层叠在转子叶片复合材料的所希望的部分中。在此实施例中,任何其余部分102可涂覆或覆盖具有导电或半导电性质的材料以实现在转子叶片14上所希望的电流密度。增强区域52,54在响应雷电冲击的大电流闪络发生之前作用以提供需要的导电连接点。
由于导电或半导电材料22的导电特性,结合它相比离散接收器的大尺寸,通过复合叶片材料(也就是纤维或碳增强的)的击穿放电通过相比复合材料击穿阻抗减少表面阻抗而降低,使得雷电先导流在大电流闪络发生之前被引导至最近的导电连接点,如上所述的。本实施例的最近的导电连接点是经由增强区域52,54单独地或结合安装在与转子叶片的其余部分102相关联的叶片复合材料表面上或层叠在其内部的另外的导电或半导电材料而提供的。由于导电或半导电材料22的大尺寸,雷电冲击产生的转子叶片14的电流密度因此被减少,导致热负荷降低。
与上述参考图1和2所述的实施例类似,转子叶片14的部分102可任选地被涂层覆盖,例如,导电的、半导电的或不导电的涂层以实现所希望的雷电冲击产生的结果。上述的雷电保护机构100提供若干超过已知的雷电保护系统的优点,诸如上述参考雷电保护机构10所述。
总结地说明,根据特定的实施例,已经介绍包括纤维或碳增强的风力涡轮机叶片的风力涡轮机雷电保护系统(LPS),风力涡轮机叶片包括适配有设置在尖端部分上或在其内部并完全地封装尖端部分的电场控制区域的尖端部分。电场控制区域与设置在风力涡轮机叶片上或在其内部的放电传导机构电连通,使得电场控制区域和放电传导机构一起操作以通过控制雷电冲击在尖端部分产生的电场来保护风力涡轮机及其相关的叶片不由于在风力涡轮机叶片尖端的雷电冲击而损坏。本发明者发现电场控制区域在传导和引导预定通道上的放电是成功的,同时增加风力涡轮机叶片经受雷电冲击产生的若干高幅值的冲击电流的能力。
这样产生的电场区域,延伸转子叶片表面的保护,为雷电电流提供增加的增强的导电通道,消除了设置在转子叶片中的雷电保护系统的需要,在雷电施加的过程期间控制在转子叶片上的电场强度分布。
尽管本文仅说明和介绍了本发明的一定的特征,但本领域技术人员可做出许多修改和改变。因此,应该理解,权利要求旨在覆盖落在本发明真实主旨内的所有这样的修改和改变。
Claims (10)
1.一种包括玻璃增强纤维或碳增强的风力涡轮机叶片的风力涡轮机雷电保护系统(LPS),所述风力涡轮机叶片包括吸力侧、压力侧和尖端部分,所述尖端部分设置有导电或半导电材料以便提供电场控制区域,所述电场控制区域设置在所述尖端部分上或在其内部中并且完全地封装所述尖端部分处的风力涡轮机叶片的吸力侧和压力侧以增加电场控制区域中的雷电流和先导流的发射并促使雷电放电施加在所述尖端部分,所述电场控制区域与设置在所述风力涡轮机叶片中的风力涡轮机叶片引下线电连通,其中,所述电场控制区域和所述引下线一起操作以通过控制所述雷电冲击在所述尖端部分产生的电场来保护所述风力涡轮机叶片不由于在所述风力涡轮机叶片的尖端的雷电冲击而损坏。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机雷电保护系统(LPS),其特征在于,所述电场控制区域构造成增强用于雷电冲击产生的雷电电流的导电通道。
3.根据权利要求1所述的风力涡轮机雷电保护系统(LPS),其特征在于,所述电场控制区域构造成提供延伸的风力涡轮机叶片表面保护以对抗由雷电冲击产生的雷电电流。
4.根据权利要求1所述的风力涡轮机雷电保护系统(LPS),其特征在于,所述电场控制区域构造成不需要所述风力涡轮机叶片内部的雷电保护系统而保护所述风力涡轮机叶片的内部部分。
5.根据权利要求1所述的风力涡轮机雷电保护系统(LPS),其特征在于,所述电场控制区域构造成在雷电冲击期间控制在所述风力涡轮机叶片的表面上的电场强度分布。
6.根据权利要求1所述的风力涡轮机雷电保护系统(LPS),其特征在于,所述电场控制区域包括覆盖或嵌入所述风力涡轮机叶片的所述尖端部分的导电或半导电材料。
7.根据权利要求6所述的风力涡轮机雷电保护系统(LPS),其特征在于,所述导电或半导电材料选自金属片、金属网、柔性薄片、陶瓷、聚合物和导电掺杂涂层。
8.一种风力涡轮机雷电保护系统(LPS),包括:
纤维或碳增强的风力涡轮机叶片,其包括吸力侧、压力侧和尖端部分;
设置在所述风力涡轮机叶片的尖端部分的表面上或在其内部中并完全地封装所述风力涡轮机叶片的所述尖端部分处的吸力侧和压力侧以限定电场控制区域的导电或半导电材料;和
设置在所述风力涡轮机叶片的其余部分上或在其内部中以完全地封装所述风力涡轮机叶片的所述其余部分以限定具有与所述电场控制区域类似的特性的增强区域的导电或半导电材料,所述电场控制区域和所述增强区域一起限定构造成提供在所述风力涡轮机叶片的尖端的雷电放电的电场控制的法拉第笼区域。
9.根据权利要求8所述的风力涡轮机雷电保护系统(LPS),其特征在于,还包括覆盖所述风力涡轮机叶片的所述增强区域和其余部分的导电、半导电或不导电材料的涂层。
10.根据权利要求8所述的风力涡轮机雷电保护系统(LPS),其特征在于,所述电场控制区域构造成在雷电冲击期间控制在所述风力涡轮机叶片的所述表面上的电场强度分布。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/229,334 US8137074B2 (en) | 2008-08-21 | 2008-08-21 | Wind turbine lightning protection system |
US12/229334 | 2008-08-21 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101655071A CN101655071A (zh) | 2010-02-24 |
CN101655071B true CN101655071B (zh) | 2015-07-22 |
Family
ID=40937479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN200910168831.9A Active CN101655071B (zh) | 2008-08-21 | 2009-08-21 | 风力涡轮机雷电保护系统 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8137074B2 (zh) |
EP (1) | EP2157316B1 (zh) |
CN (1) | CN101655071B (zh) |
DK (1) | DK2157316T3 (zh) |
ES (1) | ES2743101T3 (zh) |
PL (1) | PL2157316T3 (zh) |
Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DK2141356T3 (da) * | 2008-07-02 | 2012-01-16 | Siemens Ag | Vindmøllevinge med lynmodtager og fremgangsmåde til at beskytte overfladen af en vindmøllevinge |
EP2226497A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-08 | Lm Glasfiber A/S | Wind turbine blade with a lightning protection system |
US8079819B2 (en) * | 2009-05-21 | 2011-12-20 | Zuteck Michael D | Optimization of premium fiber material usage in wind turbine spars |
US8342805B2 (en) * | 2009-06-25 | 2013-01-01 | General Electric Company | Transversal conduction lightning protection system |
WO2011080177A1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | Vestas Wind Systems A/S | Lightning protection of a wind turbine blade |
JP5346832B2 (ja) * | 2010-02-04 | 2013-11-20 | 株式会社日本製鋼所 | 風力発電用ブレードの避雷構造 |
EP2390498B1 (en) * | 2010-05-27 | 2017-02-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Wind turbine blade with coating for lightning protection and method for manufacturing the wind turbine blade |
DK2395239T3 (da) | 2010-06-11 | 2013-03-04 | Siemens Ag | Rotorbladindretning |
JP5158730B2 (ja) * | 2010-06-30 | 2013-03-06 | 株式会社日本製鋼所 | 風力発電用ブレードの避雷構造 |
US7988415B2 (en) * | 2010-08-31 | 2011-08-02 | General Electric Company | Lightning protection for wind turbines |
WO2013007267A1 (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-17 | Vestas Wind Systems A/S | A wind turbine blade |
GB2493166A (en) | 2011-07-26 | 2013-01-30 | Khalil Abu Al-Rubb | Sail-type turbine blade with buoyant structure, adjustable tip, flexible reinforcement, tip cap and uncovered non-working parts |
CN102918262A (zh) * | 2011-12-09 | 2013-02-06 | 三菱重工业株式会社 | 风车叶片 |
CN103184970A (zh) * | 2011-12-28 | 2013-07-03 | 王鹏 | 一种适用风电机组减少雷电灾害的方法 |
CN104797815B (zh) * | 2012-11-15 | 2018-06-15 | 乌本产权有限公司 | 转子叶片尖部 |
WO2014079458A1 (en) * | 2012-11-20 | 2014-05-30 | Vestas Wind Systems A/S | Wind turbine blade with lightning protection |
JP6150054B2 (ja) * | 2013-07-02 | 2017-06-21 | 株式会社Ihi | 静翼構造及びこれを用いたターボファンジェットエンジン |
US9702255B2 (en) * | 2013-11-26 | 2017-07-11 | Textron Innovations, Inc. | Propeller with lightening strike protection |
US10316827B2 (en) | 2014-11-11 | 2019-06-11 | General Electric Company | Conduit assembly for a lightning protection cable of a wind turbine rotor blade |
US9816482B2 (en) | 2014-11-17 | 2017-11-14 | General Electric Company | Spar cap for a wind turbine rotor blade |
US9719495B2 (en) | 2015-05-13 | 2017-08-01 | General Electric Company | Lightning protection system for wind turbine rotor blades |
JP6421078B2 (ja) | 2015-05-28 | 2018-11-07 | エムエイチアイ ヴェスタス オフショア ウィンド エー/エス | 風車翼及び風力発電装置、並びに風車翼の製造又は改造方法 |
EP3519692B1 (de) * | 2016-09-28 | 2021-03-24 | Muehlhan AG | Rotorblattbeschichtung |
KR101954775B1 (ko) | 2016-11-30 | 2019-05-17 | 두산중공업 주식회사 | 멀티 다운 컨덕터가 적용된 풍력 발전기용 카본 블레이드. |
CN106640552B (zh) * | 2016-12-29 | 2019-07-05 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 机舱罩及包括该机舱罩的风力发电机组 |
CN106593787B (zh) * | 2017-01-10 | 2023-11-03 | 天津期待蓝天科技有限公司 | 一种移动或固定物体的防雷击保护装置 |
CN106837682A (zh) * | 2017-03-14 | 2017-06-13 | 上海电气风电集团有限公司 | 一种具有防雷除冰功能的风电机叶片 |
EP3708828A1 (en) | 2019-03-14 | 2020-09-16 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | A method for providing a wind turbine blade with lightning protection and a wind turbine blade |
CN113048026B (zh) * | 2019-12-26 | 2022-10-25 | 江苏金风科技有限公司 | 雷电防护装置、雷电防护系统、风力发电机组及成型方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6457943B1 (en) * | 1998-09-09 | 2002-10-01 | Im Glasfiber A/S | Lightning protection for wind turbine blade |
Family Cites Families (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4492616D2 (de) | 1993-05-05 | 1996-08-22 | Autoflug Energietech Gmbh | Windkraftanlage mit Blitzschutz |
DE4436290C1 (de) | 1994-10-11 | 1996-05-02 | Autoflug Energietech Gmbh | Windkraftanlage mit Blitzschutz |
DE4436197C2 (de) | 1994-10-11 | 1998-09-24 | Aloys Wobben | Windenergieanlage mit Blitzschutzeinrichtung |
DE19501267A1 (de) | 1994-12-22 | 1996-08-29 | Autoflug Energietech Gmbh | Windkraftanlage mit Blitzstromableitung |
DE69831810D1 (de) | 1998-12-14 | 2006-02-16 | Minnesota Mining & Mfg | Blitzschutzvorrichtung für längliche Körper |
JP2000265938A (ja) | 1999-03-17 | 2000-09-26 | Hitachi Ltd | 風力発電の雷保護システム |
AU2001248283A1 (en) | 2000-04-10 | 2001-10-23 | Jomitek Aps | Lightning protection system for, e.g., a wind turbine, wind turbine blade havinga lightning protection system, method of creating a lightning protection system and use thereof |
DE10022128C1 (de) | 2000-05-06 | 2001-12-20 | Aloys Wobben | Windenergieanlage |
ES2161196B1 (es) * | 2000-05-09 | 2002-05-16 | Torres Disenos Ind S A M | Instalacion de pararrayos para aerogeneradores. |
DK1746284T4 (da) * | 2001-07-19 | 2021-10-18 | Vestas Wind Sys As | Vindmøllevinge |
DE10228665B4 (de) | 2001-10-30 | 2004-06-03 | Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg | Biltzstromableiteinrichtung |
JP4125285B2 (ja) | 2002-06-19 | 2008-07-30 | ネグ・ミコン・アクティーゼルスカブ | 風力タービン用避雷器手段 |
ITMI20021439A1 (it) | 2002-06-28 | 2003-12-29 | High Technology Invest Bv | Impianto di generazione eolica ad alto rendimento energetico |
DK177270B1 (da) | 2002-11-12 | 2012-09-10 | Lm Wind Power As | Lynbeskyttelse af pitchreguleret vindmøllevinge |
DK176298B1 (da) | 2003-09-15 | 2007-06-18 | Lm Glasfiber As | Metode til lynsikring af en vinge til et vindenergianlæg, en lynsikret vinge samt et vindenergianlæg med en sådan vinge |
AU2003266936A1 (en) * | 2003-09-29 | 2005-04-14 | Vestas Wind Systems A/S | Lightning protection system for wind turbine blade |
CA2543551C (en) | 2003-10-31 | 2011-09-06 | Vestas Wind Systems A/S | Member for potential equalising |
DK1692395T3 (en) | 2003-11-20 | 2017-09-11 | Vestas Wind Sys As | LINE PROTECTION SYSTEM FOR A WINDMILL, PROCEDURE AND APPLICATION |
DK178207B1 (da) * | 2004-01-23 | 2015-08-17 | Lm Wind Power As | Vinge til et vindenergianlæg omfattende segmenterede ledemidler for lynnedledning samt metode til fremstilling heraf |
US7832987B2 (en) * | 2004-01-26 | 2010-11-16 | Vestas Wind Systems A/S | Methods of handling a wind turbine blade and system therefor |
JP4580169B2 (ja) * | 2004-02-05 | 2010-11-10 | 富士重工業株式会社 | 風車用分割型ブレード及び風車の耐雷装置 |
JP4355793B2 (ja) * | 2004-04-08 | 2009-11-04 | 学校法人金沢工業大学 | 風力発電装置 |
JP2006031525A (ja) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Sony Corp | 情報処理装置および情報処理方法、並びに、プログラム |
JP3948469B2 (ja) | 2004-07-26 | 2007-07-25 | 裕二 澤栗 | 避雷型風力発電装置 |
US7729100B2 (en) | 2004-11-11 | 2010-06-01 | Gamesa Innovation & Technology, S.L. | Lightning conductor system for wind generator blades comprising carbon fibre laminates |
ES2255454B1 (es) | 2004-12-15 | 2007-07-01 | Gamesa Eolica, S.A. | Sistema pararrayos para pala de aerogenerador. |
AU2007272117B2 (en) * | 2006-07-14 | 2011-08-11 | Vestas Wind Systems A/S | Wind turbine comprising enclosure structure formed as a faraday cage |
US20080095624A1 (en) * | 2006-10-19 | 2008-04-24 | Bastian Lewke | Lightning protection of wind turbines |
US7896616B2 (en) * | 2007-01-29 | 2011-03-01 | General Electric Company | Integrated leading edge for wind turbine blade |
US7766620B2 (en) * | 2007-02-08 | 2010-08-03 | General Electricc Company | Rotor blade with a lightning protection unit, wind energy system having the same and a method for constructing a rotor blade |
US20090246025A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | General Electric Company | Wind turbine protection |
-
2008
- 2008-08-21 US US12/229,334 patent/US8137074B2/en active Active
-
2009
- 2009-07-28 PL PL09166579T patent/PL2157316T3/pl unknown
- 2009-07-28 DK DK09166579.4T patent/DK2157316T3/da active
- 2009-07-28 ES ES09166579T patent/ES2743101T3/es active Active
- 2009-07-28 EP EP09166579.4A patent/EP2157316B1/en active Active
- 2009-08-21 CN CN200910168831.9A patent/CN101655071B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6457943B1 (en) * | 1998-09-09 | 2002-10-01 | Im Glasfiber A/S | Lightning protection for wind turbine blade |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2157316B1 (en) | 2019-05-22 |
US20100047074A1 (en) | 2010-02-25 |
US8137074B2 (en) | 2012-03-20 |
EP2157316A2 (en) | 2010-02-24 |
ES2743101T3 (es) | 2020-02-18 |
CN101655071A (zh) | 2010-02-24 |
DK2157316T3 (da) | 2019-08-19 |
PL2157316T3 (pl) | 2019-11-29 |
EP2157316A3 (en) | 2013-07-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101655071B (zh) | 风力涡轮机雷电保护系统 | |
EP2267280B1 (en) | Ligtning protection system with transversal conductors | |
AU778511B2 (en) | Wind power installation | |
CN102869882B (zh) | 具有雷电防护系统的风力涡轮机叶片 | |
US8562296B2 (en) | Lightning protection system for sectional blades | |
CN103329379B (zh) | 风力涡轮机叶片 | |
US9051921B2 (en) | Lightning conduction system for wind turbine blades with carbon fiber laminates | |
US20080095624A1 (en) | Lightning protection of wind turbines | |
US20090246025A1 (en) | Wind turbine protection | |
CA2768493C (en) | System for protecting wind turbines against atmospheric discharges | |
CN201401288Y (zh) | 一种采用防雷电设计方案的风力发电机组 | |
CN102667146A (zh) | 用于风力涡轮机机舱的雷电保护 | |
CN111911345B (zh) | 用于风力涡轮机的叶片和风力涡轮机 | |
Yokoyama | Lightning protection of wind turbine generation systems | |
JP2021061210A (ja) | 落雷抑制型避雷装置 | |
JP3948469B2 (ja) | 避雷型風力発電装置 | |
JP2005351204A (ja) | 風車用分割型ブレード及び風車の耐雷装置 | |
CN116624346A (zh) | 一种海上碳纤维风电叶片防雷系统 | |
CN108599084B (zh) | 一种潮流能机组的雷电防护系统及包括其的潮流能机组 | |
TW202248527A (zh) | 避雷接地裝置以及避雷接地方法 | |
CN106961072A (zh) | 一种能够自由升降的避雷针 | |
CN102900631A (zh) | 具有限制雷电流功能的风电叶片及其制造工艺 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240109 Address after: Barcelona, Spain Patentee after: Ge renewable energy Spain Ltd. Address before: New York, United States Patentee before: General Electric Co. |
|
TR01 | Transfer of patent right |