CN112682275B - 一种风电叶片防雷系统及防雷风电叶片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电叶片防雷系统及防雷风电叶片，风电叶片防雷系统包括铺设于风电叶片表面的金属网，金属网与引下线相连接，引下线与风力发电机的整机避雷系统连接，金属网上重叠设置有多层附加金属网，金属网与附加金属网之间以及相邻层的附加金属网之间均夹设有一根金属带，多根金属带伸入风电叶片的腔体内拧成一股后与引下线相连接。该风电叶片防雷系统及防雷风电叶片可减小电阻从金属网到金属带的突变程度，从而在雷电流从金属网传导至引下线的过程中，减少雷电流对金属带连接处附近区域的金属网的损伤。

Description

一种风电叶片防雷系统及防雷风电叶片

技术领域

本发明涉及风电叶片防雷技术领域，具体而言，涉及一种风电叶片防雷系统及防雷风电叶片。

背景技术

目前，风力发电机叶片均包含避雷系统，避雷系统主要由设置与叶片表面的接闪器和叶片本体内部导线构成，所有接闪器与导线连接，导线在叶根处设置与整机的接口，接闪器接收雷电并通过导线连接到整机的避雷系统，从而避免叶片本体玻璃钢遭受雷击。

随着叶片技术的进步，特别是碳纤维叶片的运用，金属网被越来越多的运用在叶片防雷系统中，通过在叶片表面铺设金属网，金属网通过引下线连接到防雷系统主导线，在叶片遭受雷击的时候将雷电流引导到风电整机的避雷系统。

但是，现有的这种采用金属网防雷系统的风力发电叶片，由于金属网与引下线的连接处的接触面积较小，从金属网到引下线存在较大的电阻突变，容易引起连接处附近的金属网损伤。此外，现有的风电叶片防雷系统通常还包括叶尖接闪装置和叶身接闪装置，但是接闪装置与引下线的电气连接部分的绝缘性能不足，容易导致叶片本体受雷电击穿。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种风电叶片防雷系统及防雷风电叶片，以至少解决现有的采用金属网防雷系统的风力发电叶片金属网到引下线存在较大电阻突变，容易引起连接处附近的金属网损伤的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种风电叶片防雷系统，包括铺设于风电叶片表面的金属网，金属网与引下线相连接，引下线与风力发电机的整机避雷系统连接，金属网上重叠设置有多层附加金属网，金属网与附加金属网之间以及相邻层的附加金属网之间均夹设有一根金属带，多根金属带伸入风电叶片的腔体内拧成一股后与引下线相连接。

进一步地，风电叶片的上下表面均设有金属网，上下表面的金属网均与多根金属带相连接，两股金属带通过一并线装置共同与引下线相连接。

进一步地，两股金属带和引下线通过并线装置固定安装在风电叶片的叶片腹板上。

进一步地，风电叶片防雷系统还包括一叶尖接闪装置，叶尖接闪装置安装在风电叶片的叶尖处，叶尖接闪装置的尾部嵌入风电叶片的腔体内并与引下线相连接，叶尖接闪装置与引下线的连接处设有绝缘套，绝缘套包裹住叶尖接闪装置的尾部与引下线相连接的部位。

进一步地，叶尖接闪装置包括一铝叶尖，铝叶尖的头部外露在风电叶片的最尖端，铝叶尖的尾部嵌入风电叶片内部，引下线与铝叶尖的尾部相连接，绝缘套包裹铝叶尖尾部以及引下线与铝叶尖尾部的连接处。

进一步地，风电叶片防雷系统还包括一叶身接闪装置，叶身接闪装置固定在风电叶片的腔体内，叶身接闪装置通过一分支电缆与引下线相连接，叶身接闪装置与分支电缆的连接处通过一第一绝缘盒绝缘包裹，分支电缆与引下线的连接处通过一第二绝缘盒绝缘包裹。

进一步地，叶身接闪装置包括导电块，导电块固定在风电叶片的腔体内，导电块的一端从风电叶片的叶身处露出，分支电缆通过一压紧装置固定连接在导电块上，第一绝缘盒包裹导电块和压紧装置。

进一步地，分支电缆通过一并线结构与引下线相连接，第二绝缘盒绝缘包裹并线结构。

根据本发明的另一方面，提供了一种防雷风电叶片，包括风电叶片，风电叶片上安装有上述的风电叶片防雷系统。

应用本发明的技术方案，通过在金属网上重叠设置多层附加金属网，在金属网与附加金属网之间以及相邻层的附加金属网之间均夹设一根金属带，该多根金属带伸入风电叶片的腔体内并拧成一股后与引下线相连接；通过附加金属网和金属带的交替重叠设置，增大了金属网与金属带的接触面积，减小了电阻从金属网到金属带的突变程度，从而在雷电流从金属网传导至引下线的过程中，减少了雷电流对金属带连接处附近区域的金属网的损伤。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的风电叶片防雷系统的结构示意简图。

图2为本发明实施例的风电叶片防雷系统中金属带与金属网及引下线连接的示意图。

图3为本发明实施例的风电叶片防雷系统中附加金属网与金属带交替重叠设置的示意图。

图4为本发明实施例的风电叶片防雷系统中铝叶尖、引下线及绝缘套的连接示意图。

图5为本发明实施例的风电叶片防雷系统中叶身接闪装置与引下线的连接示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、金属网；2、引下线；3、附加金属网；4、金属带；5、并线装置；6、叶尖接闪装置；7、绝缘套；8、叶身接闪装置；9、分支电缆；10、第一绝缘盒；11、第二绝缘盒；12、并线结构；100、风电叶片；110、叶片腹板；601、铝叶尖；801、导电块；802、压紧装置。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

参见图1至图5，一种本发明实施例的风电叶片防雷系统，该风电叶片防雷系统主要包括铺设于风电叶片100表面的金属网1，该金属网1与引下线2相连接，引下线2与风力发电机的整机避雷系统(图中未示出)相连接；在金属网1上重叠设置有多层附加金属网3，在金属网1与附加金属网3之间以及相邻层的附加金属网3之间均夹设有一根金属带4，多根金属带4伸入风电叶片100的腔体内并拧成一股后与引下线2相连接。

上述的风电叶片防雷系统，通过在金属网1上重叠设置多层附加金属网3，在金属网1与附加金属网3之间以及相邻层的附加金属网3之间均夹设一根金属带4，该多根金属带4伸入风电叶片100的腔体内并拧成一股后与引下线2相连接；通过附加金属网3和金属带4的交替重叠设置，增大了金属网1与金属带4的接触面积，减小了电阻从金属网1到金属带4的突变程度，从而在雷电流从金属网1传导至引下线2的过程中，减少了雷电流对金属带4连接处附近区域的金属网1的损伤。

具体地，参见图2，在本实施例中，在风电叶片100的上下表面均设置有金属网1，上下表面的金属网1均与多根金属带4相连接，金属带4从风电叶片100的上下表面穿入腔体内拧成两股，两股金属带4通过一个并线装置5共同与引下线2相连接。这样，可以避免风电叶片100上下表面的金属网1受到雷电流损伤。进一步地，在本实施例中，两股金属带4和引下线2通过一个并线装置5固定安装在风电叶片100的叶片腹板110上。

参见图1和图4，在本实施例中，风电叶片防雷系统还包括一个叶尖接闪装置6，该叶尖接闪装置6安装在风电叶片100的叶尖处，叶尖接闪装置6的尾部嵌入风电叶片100的腔体内并与引下线2相连接；并且，在该叶尖接闪装置6与引下线2的连接处还设置有一个绝缘套7，该绝缘套7包裹住叶尖接闪装置6的尾部与引下线2相连接的部位。如此设置，通过在叶尖接闪装置6与引下线2相连接的部位设置绝缘套7进行绝缘包裹，提高了叶尖接闪装置6与引下线2连接处的绝缘性能，避免了叶片内部金属件直接与雷电导通，降低了雷电击穿叶片的风险，同时增加了连接处的可靠性。

具体地，参见图4，在本实施例中，叶尖接闪装置6包括一个铝叶尖601，该铝叶尖601的头部外露在风电叶片100的最尖端，铝叶尖601的尾部嵌入风电叶片100的内部，引下线2与铝叶尖601的尾部相连接，绝缘套7包裹铝叶尖601尾部以及引下线2与铝叶尖601尾部的连接处。如此设置，由于叶尖部位叶片壳体较薄，容易被雷电击穿；而且，铝叶尖601暴露在空气中，会随着时间推移，表面腐蚀钝化后电阻增大导致铝叶尖601外露部分的接闪性能降低，铝叶尖601尾部与引下线2接闪的概率增大；通过在铝叶尖601的尾部与引下线2的连接处设置绝缘套7进行绝缘包裹，可以有效地提高铝叶尖601的尾部的绝缘性能，有效降低雷电击穿叶片的风险。

参见图1和图5，在本实施例中，风电叶片防雷系统还包括一个叶身接闪装置8，该叶身接闪装置8固定在风电叶片100的腔体内，叶身接闪装置8通过一根分支电缆9与引下线2相连接；并且，在叶身接闪装置8与分支电缆9的连接处通过一个第一绝缘盒10进行绝缘包裹，分支电缆9与引下线2的连接处通过一个第二绝缘盒11进行绝缘包裹。这样设置，通过第一绝缘盒10对叶身接闪装置8与分支电缆9的连接处进行绝缘包裹，通过第二绝缘盒11对分支电缆9与引下线2的连接处进行绝缘包裹，可提高该两个连接处的绝缘性能，进一步降低雷电从叶身处击穿叶片的风险。

具体地，参见图5，在本实施例中，叶身接闪装置8包括一个导电块801，该导电块801固定在风电叶片100的腔体内，导电块801的一端从风电叶片100的叶身处露出，分支电缆9通过一个压紧装置802固定连接在导电块801上，第一绝缘盒10包裹住该导电块801和压紧装置802。分支电缆9通过一个并线结构12与引下线2相连接，第二绝缘盒11绝缘包裹该并线结构12。

本发明的另一实施例，提供了一种防雷风电叶片，包括风电叶片100，在该风电叶片100上安装有本发明上述实施例的风电叶片防雷系统，风电叶片防雷系统的结构如上，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风电叶片防雷系统，包括铺设于风电叶片(100)表面的金属网(1)，所述金属网(1)与引下线(2)相连接，所述引下线(2)与风力发电机的整机避雷系统连接，其特征在于，所述金属网(1)上重叠设置有多层附加金属网(3)，所述金属网(1)与所述附加金属网(3)之间以及相邻层的所述附加金属网(3)之间均夹设有一根金属带(4)，多根所述金属带(4)伸入所述风电叶片(100)的腔体内拧成一股后与所述引下线(2)相连接。

2.根据权利要求1所述的风电叶片防雷系统，其特征在于，所述风电叶片(100)的上下表面均设有所述金属网(1)，上下表面的所述金属网(1)均与多根所述金属带(4)相连接，两股所述金属带(4)通过一并线装置(5)共同与所述引下线(2)相连接。

3.根据权利要求2所述的风电叶片防雷系统，其特征在于，两股所述金属带(4)和所述引下线(2)通过所述并线装置(5)固定安装在所述风电叶片(100)的叶片腹板(110)上。

4.根据权利要求1所述的风电叶片防雷系统，其特征在于，所述风电叶片防雷系统还包括一叶尖接闪装置(6)，所述叶尖接闪装置(6)安装在所述风电叶片(100)的叶尖处，所述叶尖接闪装置(6)的尾部嵌入所述风电叶片(100)的腔体内并与所述引下线(2)相连接，所述叶尖接闪装置(6)与所述引下线(2)的连接处设有绝缘套(7)，所述绝缘套(7)包裹住所述叶尖接闪装置(6)的尾部与所述引下线(2)相连接的部位。

5.根据权利要求4所述的风电叶片防雷系统，其特征在于，所述叶尖接闪装置(6)包括一铝叶尖(601)，所述铝叶尖(601)的头部外露在所述风电叶片(100)的最尖端，所述铝叶尖(601)的尾部嵌入所述风电叶片(100)内部，所述引下线(2)与所述铝叶尖(601)的尾部相连接，所述绝缘套(7)包裹所述铝叶尖(601)尾部以及所述引下线(2)与所述铝叶尖(601)尾部的连接处。

6.根据权利要求1所述的风电叶片防雷系统，其特征在于，所述风电叶片防雷系统还包括一叶身接闪装置(8)，所述叶身接闪装置(8)固定在所述风电叶片(100)的腔体内，所述叶身接闪装置(8)通过一分支电缆(9)与所述引下线(2)相连接，所述叶身接闪装置(8)与所述分支电缆(9)的连接处通过一第一绝缘盒(10)绝缘包裹，所述分支电缆(9)与所述引下线(2)的连接处通过一第二绝缘盒(11)绝缘包裹。

7.根据权利要求6所述的风电叶片防雷系统，其特征在于，所述叶身接闪装置(8)包括导电块(801)，所述导电块(801)固定在所述风电叶片(100)的腔体内，所述导电块(801)的一端从所述风电叶片(100)的叶身处露出，所述分支电缆(9)通过一压紧装置(802)固定连接在所述导电块(801)上，所述第一绝缘盒(10)包裹所述导电块(801)和所述压紧装置(802)。

8.根据权利要求6所述的风电叶片防雷系统，其特征在于，所述分支电缆(9)通过一并线结构(12)与所述引下线(2)相连接，所述第二绝缘盒(11)绝缘包裹所述并线结构(12)。

9.一种防雷风电叶片，包括风电叶片(100)，其特征在于，所述风电叶片(100)上安装有如权利要求1-8中任意一项所述的风电叶片防雷系统。

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