CN105386943A - 风力发电机叶片叶尖避雷装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力发电机叶片叶尖避雷装置。该装置包括安装在风机叶片叶尖部的金属防护套，与金属防护套导电联接的接闪器，接闪器设有外置触头，外置触头与安装在叶片内的内置触头螺纹装配且导电联接，接闪器通过穿置于第一通孔内的外置触头与金属防护套导电联接，金属防护套通过穿置于第二通孔内的紧固件与叶尖部紧固联接，紧固件由两个螺栓和套管组成，在金属防护套盲端安装有避雷针装置。本发明的优点是导电效果理想，可有效避免和减少风机叶片叶尖部受雷电影响导致的损坏，安装牢固可靠，使用寿命长、安全性好，特别适用于对目前在用的风机叶片进行配套安装使用。

Description

风力发电机叶片叶尖避雷装置

技术领域

本发明涉及一种风力发电机防雷装置，特别涉及一种风力发电机叶片叶尖避雷装置。

背景技术

风力发电机一般设置在野外的高地上，风机叶片极易遭受雷击。目前，通用的防雷技术均将重点放在遭受雷击时如何快速将雷电流引入大地，尽可能地减少由雷电导入设备的电流，最大限度地保障设备和人员的安全，使损失降低到最小程度。在设计中主要由叶片接闪器、叶片内部导雷通道、整机接地通道等组成。随着风电机组单机容量的增大，叶片长度也在不断增加，有的叶片可达150余米，加上风机塔架的不断增高，使得叶片更加远离地面。而在实际使用中，风机叶尖部位往往最先接触雷电，故风机雷击事故中90%发生在叶尖部位，因此叶尖部位的避雷尤为重要。目前大多数厂家采用增加叶片接闪器数目，或是在整个叶片上布置多个接闪器，期望解决叶尖避雷问题，但是由于叶片结构限制，接闪器的安装位置与叶尖存在一定距离，叶片尖端受雷后，不能有效的快速传递到避雷通道，叶尖瞬间就会被击伤或击毁，如果单独在叶尖部加设避雷针，同样是受叶尖部结构限制，避雷构件和导线的铺设等都需要对叶片结构进行较大改造，而且由于叶片本身是高速旋转部件，避雷构件的使用寿命和安全性均较差。另外，在一些技术文献中也出现了一些避雷设计，如在叶尖部加装导电帽等，但仍然存在着导电效果不佳，导电帽与叶片紧固方式对叶片结构及工况存在一定影响且牢固程度不能有效满足使用要求，导电帽自重大、安全性差，成本高，安装维护不便，个别设计不尽合理等诸多技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种风力发电机叶片叶尖避雷装置，用以克服现有技术中存在的技术缺陷，导电效果理想，可有效避免和减少风机叶片叶尖部受雷电影响导致的损坏，安装牢固可靠，使用寿命长、安全性好，特别适用于对目前在用的风机叶片进行配套改装使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

风力发电机叶片叶尖避雷装置，包括安装在风机叶片叶尖部的金属防护套，与金属防护套导电联接的接闪器，在金属防护套后部开设有第一通孔，接闪器设有外置触头，外置触头与安装在叶片内的内置触头螺纹装配且导电联接，接闪器通过穿置于第一通孔内的外置触头与金属防护套导电联接，在金属防护套和叶尖部上分别开设有对应设置的第二通孔，金属防护套通过穿置于第二通孔内的紧固件与叶尖部紧固联接，紧固件由两个螺栓和套管组成，套管为两端开口的圆管结构，套管嵌置于叶尖部的第二通孔内且与通孔内壁紧固联接，两个螺栓均为盘头结构且对向设置，螺栓的螺杆部分置于套管内并与套管螺纹配合，在金属防护套的盲端安装有避雷针装置，避雷针装置由固定在金属防护套盲端内的避雷针本体和由本体延伸至防护套外部的圆柱状避雷针组成。

金属防护套的厚度为A，1mm>A≥0.5mm，金属防护套的材料选用紫铜或铝或不锈钢的一种。

作为优选的，接闪器的外置触头为盘头螺栓结构。

进一步的，在叶尖部与金属防护套的接触面上，均布有环形沟槽,环形沟槽的横截面为V型，在沟槽内填充有粘合剂，金属防护套的内表面与叶尖部的外表面粘接。

环形沟槽沿叶尖部轴向间隔排布且沿叶尖部径向开设，各环形沟槽之间的间距为15-25mm，环形沟槽的槽宽为2-4mm，槽深为1-2mm。

本发明所取得的技术进步在于：

1、由于接闪器设有外置触头，外置触头与安装在叶片内的内置触头螺纹装配且导电联接，接闪器通过穿置于第一通孔内的外置触头与金属防护套导电联接，结构设计合理，同现有技术相比，增设的外置触头既能有效保证防护套与接闪器的导电联接，又能够起到各部件间的紧固作用；金属防护套通过穿置于第二通孔内的紧固件与叶尖部紧固联接，紧固件由两个螺栓和套管组成，套管为两端开口的圆管结构，套管嵌置于叶尖部的第二通孔内且与通孔内壁紧固联接，两个螺栓均为盘头结构且对向设置，螺栓的螺杆部分置于套管内并与套管螺纹配合，由于叶片为空心膜结构，金属防护套用螺栓很难直接固定在叶片的叶尖部，如采用其它现有技术中的联接方式，由于受力点集中，随叶片高速旋转产生的离心力作用，势必会损坏叶片结构，进而可能会产生防护套甩脱等安全风险，本发明给出的套管为固定在叶片内的预置构件，再通过螺栓对向固定，使得防护套与叶尖部安装牢固、安全可靠，可有效改善固定螺栓的紧固效果，防止叶尖部损坏以及在高速旋转时将防护套甩落；由于在金属防护套的盲端安装有避雷针装置，避雷针装置由固定在金属防护套盲端内的避雷针本体和由本体延伸至防护套外部的圆柱状避雷针组成，该结构设计进一步提高了防护套盲端既叶尖位置的避雷导电效果，由于叶片为高速旋转部件，本发明将避雷针本体固定在防护套内，避雷针形状为圆柱状，相对于现有技术中的针形等避雷针需拆装叶片、固定要求高、避雷针随叶片高速转动中容易变形等缺点，本发明的结构设计合理，安装牢固，使用寿命长。综上所述，本发明导电效果理想，可有效避免和减少风机叶片叶尖部受雷电影响导致的损坏，安装牢固可靠，安全性好，特别适用于对目前在用的风机叶片进行配套改装使用。

2、由于金属防护套的厚度为A，1mm>A≥0.5mm，金属防护套的材料选用紫铜或铝或不锈钢的一种，防护套成型简易，安装方便，相比现有技术，与叶片的贴附度好，不会对叶片叶尖轮廓造成影响，而且重量轻，叶片负重小，最大程度的减少了对叶片的工作影响。

3、由于在叶尖部与金属防护套的接触面上，开设有环形沟槽,环形沟槽的横截面为V型，在沟槽内填充有粘合剂，金属防护套的内表面与叶尖部的外表面粘接，结构合理，增大了防护套与叶尖部的相互附着力，二者联接密实牢固，有效克服了因叶片高速旋转产生的强大离心力作用，提高了安全性能。

4、由于环形沟槽沿叶尖部轴向间隔排布且沿叶尖部径向开设，环形沟槽之间的间距为15-25mm，槽宽为2-4mm，槽深为1-2mm，经反复实验，参数设计合理，工况要求有效，防护套与叶尖部粘合牢固，避免了二者之间装配原因造成的叶片振颤等问题，对叶片工况影响小。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

附图中的附图标记如下：

1、金属防护套；2、螺栓；3、叶尖部；4、环形沟槽；5、风机叶片；6、接闪器外置触头；7、套管；8、接闪器内置触头；9、避雷针本体；10、避雷针。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步描述，该描述不作为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据本专利说明书所作出的等效技术手段替换，均不脱离本发明的保护范围。

实施例1：如图1-2所示，风力发电机叶片叶尖避雷装置，包括安装在风机叶片5叶尖部3的金属防护套1，与金属防护套1导电联接的接闪器，在金属防护套1后部开设有第一通孔，接闪器设有外置触头6，外置触头6为盘头螺栓结构，外置触头6与安装在叶片5内的内置触头8螺纹装配且导电联接，接闪器通过穿置于第一通孔内的外置触头6与金属防护套1导电联接，在金属防护套1和叶尖部3上分别开设有对应设置的3组第二通孔，金属防护套1通过穿置于第二通孔内的紧固件与叶尖部3紧固联接，紧固件由两个螺栓2和套管7组成，套管7为两端开口的圆管结构，套管7嵌置于叶尖部3的第二通孔内且与通孔内壁粘接，两个螺栓2均为盘头结构且对向设置，螺栓2的螺杆部分置于套管7内并与套管7螺纹配合，在金属防护套1盲端安装有避雷针装置，避雷针装置由固定在金属防护套1盲端内的避雷针本体9和由本体9延伸至防护套1外部的2根圆柱状避雷针10组成。金属防护套1的厚度A为0.5mm，金属防护套1的材料选用紫铜，在叶尖部3上与金属防护套1的接触面上，均布有环形沟槽4,环形沟槽4的横截面为V型，在沟槽内填充有粘合剂，金属防护套1的内表面与叶尖部3的外表面粘接。环形沟槽4沿叶尖部3轴向间隔排布且沿叶尖部3径向开设，各环形沟槽4之间的间距为15mm，环形沟槽3的槽宽为2mm，槽深为1mm。

实施例2：如图1-2所示，金属防护套1的厚度A为0.7mm，金属防护套1的材料选用铝。各环形沟槽4之间的间距为20mm，环形沟槽4的槽宽为3mm，槽深为1.5mm。其余结构如实施例1所述。

实施例3：如图1-2所示，金属防护套1的厚度A为0.9mm，金属防护套1的材料选用不锈钢，各环形沟槽4之间的间距为25mm，环形沟槽4的槽宽为4mm，槽深为2mm。其余结构如实施例1所述。

Claims (5)

1.风力发电机叶片叶尖避雷装置，包括安装在风机叶片（5）叶尖部（3）的金属防护套（1），与金属防护套（1）导电联接的接闪器，其特征在于在金属防护套（1）后部开设有第一通孔，接闪器设有外置触头（6），外置触头（6）与安装在叶片（5）内的内置触头（8）螺纹装配且导电联接，接闪器通过穿置于第一通孔内的外置触头（6）与金属防护套（1）导电联接，在金属防护套（1）和叶尖部（3）上分别开设有对应设置的第二通孔，金属防护套（1）通过穿置于第二通孔内的紧固件与叶尖部（3）紧固联接，紧固件由两个螺栓（2）和套管（7）组成，套管（7）为两端开口的圆管结构，套管（7）嵌置于叶尖部（3）的第一通孔内且与通孔内壁紧固联接，两个螺栓（2）均为盘头结构且对向设置，螺栓（2）的螺杆部分置于套管（7）内并与套管（7）螺纹配合，在金属防护套（1）的盲端安装有避雷针装置，避雷针装置由固定在金属防护套（1）盲端内的避雷针本体（9）和由本体（9）延伸至防护套（1）外部的圆柱状避雷针（10）组成。

2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片叶尖避雷装置，其特征在于金属防护套（1）的厚度为A，1mm>A≥0.5mm，金属防护套（1）的材料选用紫铜或铝或不锈钢的一种。

3.根据权利要求1或2所述的风力发电机叶片叶尖避雷装置，其特征在于接闪器的外置触头（6）为盘头螺栓结构。

4.根据权利要求1或2所述的风力发电机叶片叶尖避雷装置，其特征在于在叶尖部（3）与金属防护套（1）的接触面上，均布有环形沟槽（4）,环形沟槽（4）的横截面为V型，在沟槽（4）内填充有粘合剂，金属防护套（1）的内表面与叶尖部（3）的外表面粘接。

5.根据权利要求4所述的风力发电机叶片叶尖避雷装置，其特征在于所述环形沟槽（4）沿叶尖部（3）轴向间隔排布且沿叶尖部（3）径向开设，各环形沟槽（4）之间的间距为15-25mm，环形沟槽（3）的槽宽为2-4mm，槽深为1-2mm。