CN108547744A - 一种具有避雷装置的风能叶片 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种具有避雷装置的风能叶片的具体技术方案，其特征在于，包括叶片主体、活动叶尖、固定装置、避雷装置和导雷引线。本申请的一种具有避雷装置的风能叶片，充分考虑尖部放电的影响，在活动叶尖尖部设有接闪器，并利用多个导体固定螺栓与接闪器形成主辅接闪系统，提高叶尖有效接闪效率，防止叶片主体被损坏，也降低了主辅接闪系统工作时对叶片主体表面造成的高温损伤；同时采用活动叶尖，如果遭遇雷击造成了叶尖的损坏，可以不用对整个叶片进行更换，只需更换活动叶尖即可，大大降低了人力和财力的耗费。

Description

一种具有避雷装置的风能叶片

技术领域

本申请涉及清洁能源设备，特别是涉及一种具有避雷装置的风能叶片。

背景技术

风力发电机组可靠性中最关键的一个问题就是雷电防护。随着风力发电高度和发电机功率的增加，雷击风力机的概率也会增长，风力部件中最危险的是风机叶片，因此叶片的避雷装置的设计尤为重要。

目前，现有的风能叶片的避雷装置均在叶片叶尖部分设有接闪器，用于将雷电引导到接闪器，然后通过与之相连接的引下线引到大地。现有的接闪器没有特别考虑尖端放电的影响。同时，采用此避雷装置的叶片，如果遭遇雷击造成了叶尖的损坏，将是不可恢复的，只能进行整个叶片的更换，将耗费大量的人力和财力。

发明内容

本申请为解决上述技术问题而提供一种具有避雷装置的风能叶片。

本申请所采取的技术方案是：

一种具有避雷装置的风能叶片，其特征在于：包括叶片主体、活动叶尖、避雷装置、固定装置和导雷引线；所述叶片主体顶部两侧和活动叶尖两侧设有多个安装固定装置的螺纹孔，所述叶片主体顶部设有空心柱体，所述空心柱体开口为椭圆形，所述空心柱体底部设有与空心柱体开口相垂直的椭圆形固定凹槽，所述固定凹槽与空心柱体开口大小相同，所述活动叶尖包括叶尖、高弹性绝缘片、连接部和与叶片主体顶部空心主体相对应的连接面；所述高弹性绝缘片设置在叶片主体顶部切面处，所述活动叶尖通过连接部和连接面固定在叶片主体顶部，所述叶尖和连接面相互垂直；所述叶尖顶部设置避雷装置，所述避雷装置包括接闪器、接闪器安装座和导流装置，所述接闪器包括接闪部和固定座，所述接闪部包括主避雷针、多个副避雷针、半球基座和螺纹杆，所述主避雷针设置在半球基座球面顶点处，所述多个副避雷针均匀设置在半球基座上，所述接闪部通过螺纹杆固定在固定座上，所述固定座为热绝缘材料，所述接闪器安装座预设在叶尖空腔内，所述接闪器安装座上设有安装孔，所述接闪器穿过固定装置顶部通孔，并通过螺纹杆安装在安装孔内，所述接闪器与该安装孔内壁间填充有螺纹胶，所述接闪器安装座上设有导流装置，所述导流装置包括两根导流柱和两个接线柱，所述导流柱一端通过螺纹与接闪器安装座相连，另一端穿过活动叶尖底部连接面与接线柱相连，所述导流柱通过接线柱与导雷引线相连，所述避雷装置通过导雷引线与地面相连；所述叶片主体顶部两侧和活动叶尖两侧安装有固定装置，所述固定装置为半椭圆形，所述固定装置包括固定卡槽和固定螺栓，所述固定卡槽底部设有与叶片主体顶部两侧和活动叶尖两侧螺纹孔相对应的穿孔，所述固定装置顶部设有安装避雷装置的通孔。

进一步的，所述叶片主体顶部两侧和活动叶尖两侧设置的螺纹孔周围填充热绝缘材料。

进一步的，所述接闪器固定座由耐热温度在180度以上的热绝缘材料制成。

进一步的，所述接闪器安装座是以粘接剂粘接到该活动叶尖内部尖部，所述接闪器安装座周围设有热绝缘材料。

进一步的，所述固定卡槽为绝缘体，所述固定螺栓为导体。

本申请具有的优点和积极效果是：本申请的一种具有避雷装置的风能叶片，充分考虑尖部放电的影响，在活动叶尖尖部设有接闪器，并利用多个导体固定螺栓与接闪器形成主辅接闪系统，提高叶尖有效接闪效率，防止叶片主体被损坏，也降低了主辅接闪系统工作时对叶片主体表面造成的高温损伤；同时采用活动叶尖，如果遭遇雷击造成了叶尖的损坏，可以不用对整个叶片进行更换，只需更换活动叶尖即可，大大降低了人力和财力的耗费。

除了上面所描述的本申请解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本申请所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征所带来的优点，将在下文中结合附图作进一步详细的说明。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种具有避雷装置的风能叶片结构示意图；

图2是本申请实施例提供的活动叶尖顶视图；

图3是本申请实施例提供的空心柱体底部结构示意图；

图4是本申请实施例提供的避雷装置结构示意图；

图5是本申请实施例提供的固定装置结构示意图；

图6是本申请实施例提供的固定装置剖面图。

图中：1叶片主体；110空心柱体；120固定凹槽；2活动叶尖；210叶尖；220高弹性绝缘片；230连接部；240连接面；3避雷装置；310接闪器；311接闪部；311a主避雷针；311b副避雷针；311c半球基座；311d螺纹杆；312固定座；320接闪器安装座；330导流装置；331导流柱；332接线柱；4固定装置；410固定卡槽；420固定螺栓；5导雷引线；6螺纹孔

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1、图4、图5和图6所示，本实施例是一种具有避雷装置的风能叶片，其特征在于：包括叶片主体1、活动叶尖2、避雷装置3、固定装置4和导雷引线5。

如图1、图2、图3和图5所示，叶片主体1顶部两侧和活动叶尖2两侧设有多个安装固定装置4的螺纹孔6，螺纹孔周围填充热绝缘材料。叶片主体1顶部设有空心柱体110，该空心柱体110开口为椭圆形，空心柱体110底部设有与空心柱体110相垂直的椭圆形固定凹槽120，该固定凹槽120与空心柱体110开口大小相同。活动叶尖2包括叶尖210、高弹性绝缘片220、连接部230和与叶片主体1顶部空心主体相对应的连接面240。高弹性绝缘片220设置在叶片主体1顶部切面处，叶尖210和连接面240相互垂直，这样便于将活动叶尖2安装固定或拆卸。

活动叶尖2安装时，将活动叶尖2底部的连接面240与叶片主体1顶部的椭圆形空心柱体110开口对齐，对活动叶尖2施加压力向下，促使高弹性绝缘片220受到外力作用挤压变形直到底部连接面240穿过空心柱体110空腔，并完全进入叶片主体空腔内，此时将活动叶尖2旋转90度，然后松开，此时高弹性绝缘片220恢复弹性，将活动叶尖2撑起，使底部连接面240卡入与空心柱体110相垂直的椭圆形固定凹槽120内，从而将活动叶尖2与叶片主体1固定相连接。

如图4所示，叶尖210顶部设置避雷装置3，避雷装置3包括接闪器310、接闪器安装座320和导流装置330，接闪器310包括接闪部311和固定座312，接闪部311包括主避雷针311a、多个副避雷针311b、半球基座311c和螺纹杆311d，主避雷针311a设置在半球基座311c球面顶点处，多个副避雷针311b均匀设置在半球基座311c上，接闪部311通过螺纹杆311d固定在固定座312上，固定座312为热绝缘材料，接闪器安装座320以粘接剂粘接到该活动叶尖2内部尖部，接闪器安装座周围填充有热绝缘材料。接闪器安装座320上设有安装孔，接闪器310穿过固定装置4顶部通孔，并通过螺纹杆311d安装在安装孔内，接闪器310与该安装孔内壁间填充有螺纹胶。安装座上设有导流装置330。导流装置330包括两根导流柱331和两个接线柱332，导流柱331一端通过螺纹与安装座320相连，另一端穿过活动叶尖2底部连接面240与接线柱332相连。两根导流柱331通过接线柱332分别连接一根导雷引线5，使避雷装置3通过导雷引线5与地面相连。

如图5和图6所示，叶片主体1顶部两侧和活动叶尖2两侧安装有固定装置4，固定装置4为半椭圆形，固定装置4包括固定卡槽410和固定螺栓420，固定卡槽410底部设有与叶片主体1顶部两侧和活动叶尖2两侧螺纹孔相对应的穿孔，固定装置4顶部设有安装避雷装置3的通孔。固定卡槽410为绝缘体，固定螺栓420为导体，固定螺栓420和避雷装置3形成主辅接闪系统。

在上述结构的基础上，固定装置4不仅起到连接固定活动叶尖2和叶片主体1的作用，同时，固定螺栓420作为辅助接闪器，并可单独形成上行先导，提高了由整体接闪器310形成的上行先导的数量，从而一定程度上降低了叶片自身形成的上行先导的比例，如此便可提高雷电流与接闪器的导通优势，提高接闪器的接闪概率，降低了雷电流直接经叶片放电的概率，有效防止叶片受损。

以下结合图1、图4、图5和图6，描述本发明风能叶片的接闪原理。

雷电发生时，运行中的风能叶片一旦其中一个固定螺栓420所形成的上行先导与雷电流形成的下行先导实现导通，由于固定卡槽410和螺纹孔周围为热绝缘材料，可防止固定螺栓产生大量的热累积造成叶片的损坏，并且相邻两固定螺栓420之间存在第一放电间隙，此时雷电流会在固定螺栓420之间形成表面闪络，同时接闪器310与相邻的固定螺栓420之间存在第二放电间隙，满足雷电流的击穿条件，雷电流在击中固定螺栓420由于不接地的固定螺栓在一端与接地的接闪器310之间的距离间隙满足高频雷电流击穿条件，因此，雷电流在击中固定螺栓420之后会以表面闪络的形式向接闪器310进行放电并通过接闪器310的导雷引线5将雷电流泄放至大地。

以上对本申请的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本申请的较佳实施例，不能被认为用于限定本申请的实施范围。凡依本申请的申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本申请的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种具有避雷装置的风能叶片，其特征在于：包括叶片主体(1)、活动叶尖(2)、避雷装置(3)、固定装置(4)和导雷引线(5)；

所述叶片主体(1)顶部两侧和活动叶尖(2)两侧设有多个安装固定装置(4)的螺纹孔(6)，所述叶片主体(1)顶部设有空心柱体(110)，所述空心柱体(110)开口为椭圆形，所述空心柱体(110)底部设有与空心柱体(110)开口相垂直的椭圆形固定凹槽(120)，所述固定凹槽(120)与空心柱体(110)开口大小相同，所述活动叶尖(2)包括叶尖(210)、高弹性绝缘片(220)、连接部(230)和与叶片主体(1)顶部空心主体(110)相对应的连接面(240)；所述高弹性绝缘片(220)设置在叶片主体(1)顶部切面处，所述活动叶尖(2)通过连接部(230)和连接面(240)固定在叶片主体(1)顶部，所述叶尖(210)和连接面(240)相互垂直；

所述叶尖(210)顶部设置避雷装置(3)，所述避雷装置(3)包括接闪器(310)、接闪器安装座(320)和导流装置(330)，所述接闪器(310)包括接闪部(311)和固定座(312)，所述接闪部(311)包括主避雷针(311a)、多个副避雷针(311b)、半球基座(311c)和螺纹杆(311d)，所述主避雷针(311a)设置在半球基座(311c)球面顶点处，所述多个副避雷针(311b)均匀设置在半球基座(311c)上，所述接闪部(311)通过螺纹杆(311d)固定在固定座(312)上，所述固定座(312)为热绝缘材料，所述接闪器安装座(320)预设在叶尖(210)空腔内，所述接闪器安装座(320)上设有安装孔，所述接闪器(310)穿过固定装置(4)顶部通孔，并通过螺纹杆(311d)安装在安装孔内，所述接闪器(310)与该安装孔内壁间填充有螺纹胶，所述接闪器安装座(320)上设有导流装置(330)，所述导流装置(330)包括两根导流柱(331)和两个接线柱(332)，所述导流柱(331)一端通过螺纹与接闪器安装座(320)相连，另一端穿过活动叶尖(2)底部连接面(240)与接线柱(332)相连，所述导流柱(331)通过接线柱(332)与导雷引线(5)相连，所述避雷装置(3)通过导雷引线(5)与地面相连；

所述叶片主体(1)顶部两侧和活动叶尖(2)两侧安装有固定装置(4)，所述固定装置(4)为半椭圆形，所述固定装置(4)包括固定卡槽(410)和固定螺栓(420)，所述固定卡槽(410)底部设有与叶片主体(1)顶部两侧和活动叶尖(2)两侧螺纹孔相对应的穿孔，所述固定装置(4)顶部设有安装避雷装置(3)的通孔。

2.根据权利要求1所述的一种具有避雷装置的风能叶片，其特征在于：所述叶片主体(1)顶部两侧和活动叶尖(2)两侧设置的螺纹孔周围填充热绝缘材料。

3.根据权利要求1所述的一种具有避雷装置的风能叶片，其特征在于：所述接闪器固定座(312)由耐热温度在180度以上的热绝缘材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种具有避雷装置的风能叶片，其特征在于：所述接闪器安装座(320)是以粘接剂粘接到该活动叶尖(2)内部尖部，所述接闪器安装座(320)周围设有热绝缘材料。

5.根据权利要求1所述的一种具有避雷装置的风能叶片，其特征在于：所述固定卡槽(410)为绝缘体，所述固定螺栓(420)为导体。