CN113323822A - 一种风电叶片的防雷装置 - Google Patents

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    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

本发明提供一种风电叶片的防雷装置，通过将接闪器与底座采用端面接触贴合，保证了充足的载流截面积；采用螺栓连接接闪器和底座，施加力矩后螺栓均匀对接闪器施加压力，保证接触面有充分的接触和连接强度；接闪器开设沉孔可增大电流的传导路径，改善电流分布，提高载流量，减小温升；底座圆柱和圆管部分平滑过渡，使电流平滑传导，底座圆管与导线采用压接的方式连接，压接形式具有优良的接触和连接强度，导电稳定可靠；在接闪器和底座的外表面设置注塑材料层，并延伸至导线上，形成绝缘密封，使得叶片内部无金属裸露，提高内部绝缘性能，避免内部金属产生先导，引雷，击穿壳体。

Description

一种风电叶片的防雷装置
技术领域
本发明涉及风电叶片技术领域，尤其涉及一种风电叶片的防雷装置。
背景技术
因为风资源分布的原因，风场一般选址在高山或地势较为开阔的沿海及海上，而风电叶片因处于风电机组最高位，自然成为风电机组中受雷击概率最大的零部件。随着我国陆上风力发电机组的单机容量越来越大，轮毂高度和叶轮直径也不断提升，使得风电机组在运行过程中受雷击的风险变得更高。
为了降低被雷击的风险，采用接闪器进行防雷，叶片防雷依靠接闪器接闪，传导至底座，再传到至导线，最终引入大地。接闪器分叶尖接闪器和叶身接闪器，叶身接闪器以下称为接闪器；现有技术接闪器加工外螺纹与底座之间螺纹连接，依靠螺纹传导雷电流。底座与导线之间采用接线端子连接。叶尖接闪器与导线连接后采用结构胶粘接。
这样的设置就导致两类问题，一、螺纹连接存在的问题：1、螺纹的加工粗糙度无法保证，螺纹接触面小，且容易出现虚接的情况。螺纹在导雷的过程中容易出现发热，打火(空气击穿)，将造成螺纹焊死，甚至引燃周围的易燃物。2、不规则的螺纹导电伴随着巨大的电动力，电动力可能造成螺纹从缺陷处断裂。二、端子连接存在的问题：1、底座与导线之间采用接线端子连接，端子采用螺栓与底座连接，接线端子平整度等原因造成与底座面接触位置容易出现缝隙，导雷时温度高，也容易出现间隙击穿放电。2、底座需要设计与端子连接，还需要与接闪器连接，因此体积较大，底座一般安装在叶片后缘，该位置很多情况下空间有限，安装时容易出现干涉。3、底座形状复杂，多拐角，容易尖端放电，引雷。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种风电叶片的防雷装置。
一种风电叶片的防雷装置，包括接闪器、底座和螺栓，所述接闪器为圆柱体，其一端开设有沉孔；所述底座由圆管和圆柱构成，所述圆管设置在所述圆柱的侧表面，并形成平滑过渡；所述圆柱内设有螺纹通孔，所述圆柱的一端面与所述接闪器的一端面进行接触贴合；所述螺栓穿过所述接闪器的沉孔，并通过所述底座的螺纹通孔进行固定。
在其中一个实施例中，所述圆柱的侧表面设有一个圆管，所述圆管用于连接导线。
在其中一个实施例中，所述圆柱的侧表面设有对称的两个所述圆管，所述圆管用于连接导线。
在其中一个实施例中，所述底座采用金属材质。
在其中一个实施例中，所述螺栓与所述接闪器之间设有垫片。
在其中一个实施例中，所述导线插入所述圆管中，且所述圆管与所述导线之间采用压接式连接。
在其中一个实施例中，所述螺栓的头部与所述接闪器之间设有密封绝缘隔热层。
在其中一个实施例中，还包括具有绝缘作用的注塑材料层，所述注塑材料层设置在所述接闪器和所述底座的外表面，并延伸至所述导线上，形成绝缘密封。
在其中一个实施例中，所述接闪器与所述圆柱接触贴合的端面设有倒圆角。
本发明的有益效果：上述一种风电叶片的防雷装置，通过将接闪器与底座采用端面接触贴合，保证了充足的载流截面积；采用螺栓连接接闪器和底座，施加力矩后螺栓均匀对接闪器施加压力，保证接触面有充分的接触和强度；接闪器开设沉孔可增大电流的传导路径，改善电流分布，提高载流量，减小温升；底座圆柱和圆管部分平滑过渡，使电流平滑传导，底座圆管与导线采用压接的方式连接，压接形式具有优良的接触和连接强度，导电稳定可靠；在接闪器和底座的外表面设置注塑材料层，并延伸至所述导线上，形成绝缘密封，使得叶片内部无金属裸露，提高内部绝缘性能，避免内部金属产生先导，引雷，击穿壳体。
附图说明
图1为一个实施例中底座的结构示意图；
图2为另一个实施例中底座的结构示意图；
图3为一个实施例中接闪器的结构示意图；
图4为一个实施例中一种风电叶片的防雷装置的应用剖视图；
图5是另一个实施例中一种风电叶片的防雷装置的应用剖视图；
图6为图5的结构爆炸图。
附图中，接闪器1、沉孔11、底座2、圆柱21、圆管22、螺纹通孔211、螺栓3、密封绝缘隔热层31、垫片4、导线5、外部绝缘层51、内部金属线52、注塑材料层6、叶片7。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本发明做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在一个实施例中，如图1-图6所示，提供了一种风电叶片的防雷装置，包括：接闪器1、底座2和螺栓3，接闪器1为圆柱体，其一端开设有沉孔11；底座2由圆管22和圆柱21构成，圆管22设置在圆柱21的侧表面，并形成平滑过渡；圆柱21内设有螺纹通孔211，圆柱21的一端面与接闪器1的一端面进行接触贴合；螺栓3穿过接闪器1的沉孔11，并通过底座2的螺纹通孔211进行固定。圆柱21的侧表面设有一个圆管22，圆管22用于连接导线5。底座2采用金属材质。螺栓3与接闪器1之间设有垫片4。导线5插入圆管22中，且圆管22与导线5之间采用压接式连接；且导线3具体为内部金属线52和外部绝缘层51，其中导线3插入圆管22中的仅为内部金属线52，螺栓3的头部与接闪器1之间设有密封绝缘隔热层31；装置还包括具有绝缘作用的注塑材料层6，注塑材料层6设置在接闪器1和底座2的外表面，并延伸至导线3的外部绝缘层51上，形成绝缘密封。
具体地，图1、图4所示的一种风电叶片的防雷装置中，底座2上有且仅有一个圆管22，而图2、图5和图6所示的一种风电叶片的防雷装置中，底座2上有对称分布的两个圆管22，其中圆柱21直径可设计与接闪器1的下端面相同。
在一个实施例中，如图4和图5所示，螺栓3的头部与接闪器1之间设有密封绝缘隔热层31，具体地，接闪器1采用螺栓3和垫片4固定在底座2上，接闪器1的沉孔11内涂抹绝缘隔热密封胶，即密封绝缘隔热层31，如改型硅烷密封胶，起到密封的作用。
在一个实施例中，如图4和图5所示，装置还包括具有绝缘作用的注塑材料层6，注塑材料层6设置在接闪器1和底座2的外表面，并延伸至导线5上，形成绝缘密封；具体地，注塑材料层6设置在接闪器1和底座2的外表面，并延伸至导线5上，即底座2与导线5连接局部也设计有绝缘材料的注塑材料层6，绝缘材料可采用注塑或者浇注浇灌的形式覆盖。注塑或浇灌时预留出接闪器1和螺纹通孔211的位置用于安装接闪器1；注塑材料层6使得叶片7内部无金属裸露，提高内部绝缘性能，避免内部金属产生先导，引雷，击穿壳体。
在一个实施例中，接闪器1与圆柱21接触贴合的端面可以设倒圆角，在保证与底座2有充分的载流截面积的情况下可减小圆柱21的直径。
雷电属于冲击大电流，由于趋肤相应的影响，电流主要流经接闪器表面及底座表面。上述实施例中，通过将接闪器1与底座2面采用接触贴合，保证了充足的载流截面积；采用螺栓3连接接闪器1和底座2，施加力矩后螺栓3均匀对接闪器1施加压力，保证接触面有充分的接触和连接强度；接闪器1开设沉孔11可增大电流的传导路径，改善电流分布，提高载流量，减小温升；底座2整体结构紧凑，处于接闪器1的下部，且直径约等于接闪器1直径，在接闪器1的遮挡下，通过仿真得出，该布局改变了底座2周围的电场分布，降低了底座2引雷的可能性；底座2圆柱21和圆管22部分平滑过渡，使电流平滑传导，底座圆管22与导线5采用压接的方式连接，压接形式具有优良的接触和连接强度，导电稳定可靠；在接闪器1和底座2的外表面设置注塑材料层6，并延伸至导线3的外部绝缘层51上，形成绝缘密封，从而使得叶片内部无金属裸露，提高内部绝缘性能，避免内部金属产生先导，引雷，击穿壳体。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在计算机存储介质(ROM/RAM、磁碟、光盘)中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种风电叶片的防雷装置，其特征在于，包括接闪器、底座和螺栓，所述接闪器为圆柱体，其一端开设有沉孔；所述底座由圆管和圆柱构成，所述圆管设置在所述圆柱的侧表面，并形成平滑过渡；所述圆柱内设有螺纹通孔，所述圆柱的一端面与所述接闪器的一端面进行接触贴合；所述螺栓穿过所述接闪器的沉孔，并通过所述底座的螺纹通孔进行固定。
2.如权利要求1所述的一种风电叶片的防雷装置，其特征在于，所述圆柱的侧表面设有一个圆管，所述圆管用于连接导线。
3.如权利要求1所述的一种风电叶片的防雷装置，其特征在于，所述圆柱的侧表面设有对称的两个所述圆管，所述圆管用于连接导线。
4.如权利要求1所述的一种风电叶片的防雷装置，其特征在于，所述底座采用金属材质。
5.如权利要求1所述的一种风电叶片的防雷装置，其特征在于，所述螺栓与所述接闪器之间设有垫片。
6.如权利要求2或3所述的一种风电叶片的防雷装置，其特征在于，所述导线插入所述圆管中，且所述圆管与所述导线之间采用压接式连接。
7.如权利要求1所述的一种风电叶片的防雷装置，其特征在于，所述螺栓的头部与所述接闪器之间设有密封绝缘隔热层。
8.如权利要求1所述的一种风电叶片的防雷装置，其特征在于，还包括具有绝缘作用的注塑材料层，所述注塑材料层设置在所述接闪器和所述底座的外表面，并延伸至所述导线上，形成绝缘密封。
9.如权利要求1所述的一种风电叶片的防雷装置，其特征在于，所述接闪器与所述圆柱接触贴合的端面设有倒圆角。
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