CN113833616A - 一种风电叶片防雷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电叶片防雷系统，该防雷系统设置在风电叶片壳体内，包括腹板、电缆线、叶身基座、叶身接闪器、叶尖基座及叶尖接闪器；腹板支撑于风电叶片壳体内部的中间区域,电缆线布置在腹板后缘侧，叶身基座的个数为若干个，若干个叶身基座沿风电叶片的长度方向在后缘侧间隔设置，叶身接闪器一一对应的设置在叶身基座上，叶尖基座设置在风电叶片尖部，电缆线依次穿过叶身基座后与叶尖基座相连，叶尖接闪器与叶尖基座相连；该系统连接牢固、绝缘性好、安装快速、便于更换维修。
Description
技术领域
本发明涉及风电叶片防雷技术领域，具体涉及一种风电叶片防雷系统。
背景技术
风能作为一种可再生能源，近年来发展迅速，越来越受各国重视，我国的风力发电装机量也持续增长。风力发电机组一般位于地势较高的地方，而风电叶片又处于风机的最高位置，很容易遭受雷击，如防雷系统设计不合理，将不能对叶片进行防护，雷击后对叶片造成巨大的损坏，维修费用极高。目前常见的风电叶片防雷系统多是叶片内部铺设主电缆线，主电缆线通过分支电缆线与内部基座进行连接，分支电缆与基座连接形式采用接线端子进行转接，基座与接闪器连接采用螺纹连接，且叶尖接闪器通过接线端子与主电缆线连接。然而其存在以下问题：（1）主电缆线与分支电缆线连接处容易出现连接不紧、电流在此处发生放电现象；（2）电缆与基座连接采用接线端子转接，接线端子电流流经次数多后容易发生变形，接线端子压接效果不易检查，且操作麻烦，压接不紧容易使线脱落打火；（3）接闪器通过螺纹与基座连接，安装时需要打孔攻丝，安装复杂，且螺纹处经过雷击高温容易熔蚀；（4）叶尖接闪器通过接线端子与主电缆线连接，安装后不可拆卸更换，不便于风场维修；（5）基座和接线端子无绝缘处理，金属裸露，容易造成叶片内部击穿。
发明内容
为了解决现有技术瓶颈，本发明提供一种风电叶片防雷系统，该系统连接牢固、绝缘性好、安装快速、便于更换维修。
本发明所采用的技术方案是：一种风电叶片防雷系统，该防雷系统设置在风电叶片壳体内，包括腹板、电缆线、叶身基座、叶身接闪器、叶尖基座及叶尖接闪器；腹板支撑于风电叶片壳体内部的中间区域,电缆线布置在腹板后缘侧，叶身基座的个数为若干个，若干个叶身基座沿风电叶片的长度方向在后缘侧间隔设置，叶身接闪器一一对应的设置在叶身基座上，叶尖基座设置在风电叶片尖部，电缆线依次穿过叶身基座后与叶尖基座相连，叶尖接闪器与叶尖基座相连。
进一步的，叶身基座包括下基座体及盖设在下基座体上方的上基座体，上基座体的一侧与下基座体的一侧相铰接，上基座体的另一侧通过连接螺栓与下基座体相连。
进一步的，叶身基座上开设有用于穿设电缆线的安装孔Ⅰ，叶尖基座上开设有用于穿设电缆线的安装孔Ⅱ。
进一步的，叶身基座内可设置有强力磁铁，强力磁铁将叶身接闪器吸附在内部基座上。
进一步的，叶身接闪器通过螺钉固定在叶身基座上。
进一步的，在叶尖基座内的电缆线通过紧固螺栓与叶尖基座紧固连接；叶尖接闪器可通过螺柱固定在叶尖基座上。
进一步的，叶尖接闪器与叶尖基座通过卡槽连接机构相连，卡槽连接机构包括设置在叶尖基座尾部的凹槽及设置在叶尖接闪器头部的凸槽，凹槽与凸槽相配合设置。
进一步的，叶身基座与电缆线连接后注入绝缘塑料将叶身基座与电缆线进行预制绝缘层处理；叶尖基座与电缆线连接后注入绝缘塑料将叶尖基座与电缆线进行预制绝缘层处理。
进一步的，绝缘预制处理的电缆线与叶身基座和叶尖基座通过胶黏剂粘接在叶片壳体内侧。
进一步的，身基座的材质可为铜、铝合金、不锈钢中的任意一项，叶身接闪器的材质可为不锈钢；叶尖基座的材质可为铜、铝合金、不锈钢中的任意一项，叶尖接闪器的材质可为铜、铝合金、不锈钢中的任意一项。
本发明具有以下有益效果表现在以下方面：
1.无分支电缆，不存在主电缆线与分支电缆线连接处容易出现连接不紧、电流在此处发生放电问题；
2.电缆线无需断开，电缆与基座通过紧密配合压接的方式进行，电流传输无分支更稳定；
3.无接线端子转接，避免接线端子出现的变形和压接不紧导致的连接失效问题；
4.接闪器与基座摒弃螺纹连接、无需打孔攻丝、面与面直接接触，避免螺纹处经过雷击高温容易熔蚀；
5.叶尖接闪器为可更换拆卸设计，便于后期风场维修；
6.基座内部绝缘处理，无金属裸露，避免叶片内部击穿；
7.提前预制绝缘处理，节约叶片合模时间，提高生产效率。
附图说明
图1是发明的结构示意图；
图2是发明的叶身接闪器与电缆线连接位置弦向解剖结构示意图；
图3是图2的局部放大结构示意图；
图4是发明的尖部接闪器与电缆线连接位置径向解剖结构示意图；
图示标记，1、风电叶片，2、腹板，3、电缆线，4、叶身基座，401、铰链，5、连接螺栓，6、绝缘层，7、胶黏剂，8、叶身接闪器，9、螺钉，10、强力磁铁，11、叶尖基座，12、紧固螺栓，13、叶尖接闪器，14、卡槽连接机构，15、螺柱。
具体实施方式
下面结合实施例附图和具体实施例对本发明做进一步具体详细的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种风电叶片防雷系统，该防雷系统设置在风电叶片1壳体内，包括腹板2、电缆线3、叶身基座4、叶身接闪器8、叶尖基座11及叶尖接闪器13；腹板2支撑于风电叶片1壳体内部的中间区域,电缆线3布置在腹板后缘侧，叶身基座4的个数为若干个，若干个叶身基座4沿风电叶片1的长度方向在后缘侧间隔设置，叶身接闪器8一一对应的设置在叶身基座4上，叶尖基座11设置在风电叶片1尖部，电缆线依次穿过叶身基座后与叶尖基座相连，穿设在叶身基座4处的电缆线3向后缘偏移与叶身基座连接，叶尖接闪器13与叶尖基座11相连。
叶身基座4包括下基座体及盖设在下基座体上方的上基座体，上基座体的一侧与下基座体的一侧通过铰链401相铰接，上基座体的另一侧通过连接螺栓5与下基座体相连，当旋开连接螺栓5时，可以将上基座体从下基座体上打开，当锁紧连接螺栓5时，将上基座体锁定在下基座体的上方，上基座体与下基座体之间形成一个密封的区间；
叶身基座4上开设有用于穿设电缆线3的安装孔Ⅰ；叶身基座4内可设置有强力磁铁10，强力磁铁10将叶身接闪器8吸附在内部基座上。
叶身接闪器8通过螺钉9固定在叶身基座4上。叶尖基座11上开设有用于穿设电缆线3的安装孔Ⅱ。在叶尖基座11内的电缆线3通过紧固螺栓12与叶尖基座11紧固连接；叶尖接闪器13可通过螺柱15固定在叶尖基座11上。
叶尖接闪器13与叶尖基座11通过卡槽连接机构14相连，卡槽连接机构14包括设置在叶尖基座11尾部的凹槽及设置在叶尖接闪器13头部的凸槽，凹槽与凸槽相配合设置。叶身基座4与电缆线3连接后注入绝缘塑料将叶身基座4与电缆线3进行预制绝缘层6处理；叶尖基座11与电缆线3连接后注入绝缘塑料将叶尖基座11与电缆线3进行预制绝缘层6处理。绝缘预制处理的电缆线3与叶身基座4和叶尖基座11通过胶黏剂7粘接在叶片壳体内侧。
叶身基座4的材质可为铜、铝合金、不锈钢中的任意一项，叶身接闪器8的材质可为不锈钢；叶尖基座11的材质可为铜、铝合金、不锈钢中的任意一项，叶尖接闪器13的材质可为铜、铝合金、不锈钢中的任意一项。本专利的防雷原理为：叶片遭遇雷击后，雷击电流首先与置于叶片表面的接闪器接触，在通过接闪器基座及避雷导线传至大地，进而实现叶片防雷效果。
实施例1
如附图所示，本发明所示风电叶片防雷系统，设置在风电叶片1壳体内，包括腹板2、电缆线3、叶身基座4、叶身接闪器8、叶尖基座11及叶尖接闪器13；
所述电缆线3与叶身基座4和叶尖基座11提前连接为一体，进行绝缘层6预制，合模时将电缆线3布置在叶片腹板2上，叶身基座4粘接在叶片后缘侧，叶尖基座11粘接在叶片尖部，脱模后将叶身接闪器8和叶尖接闪器13安装。绝缘预制处理的电缆线3与叶身基座4和叶尖基座11通过胶黏剂7粘接在叶片壳体内侧。
所述电缆线3布置在叶片本体1的腹板2上，所述叶身基座4与电缆线3直接接触连接，所述叶身接闪器8与叶身基座4直接接触连接，所述叶尖基座11与电缆线4直接接触连接，所述叶尖接闪器13与叶尖基座11直接接触，采用卡槽连接机构14的形式连接，便于拆卸。所述电缆线3圆截面积不小于50mm2，材质可为铜、不锈钢、铝合金。
所述叶身基座4内部设计稍小于电缆线3导体线径的圆孔-安装孔Ⅰ，叶身基座4通过铰链401设计，具有可开闭性，打开叶身基座4，将电缆线3放入基座内部安装孔Ⅰ中，闭合叶身基座4，通过连接螺栓5将叶身基座4紧紧闭合。所述叶身基座4的形状与风电叶片1后缘内部翼型贴合，不需要其他支撑结构就能安装在叶片内部。
所述叶身基座4与电缆线3连接后通过注入绝缘塑料的形式提前将基座4与电缆线3进行预制绝缘层6处理，电缆线3与叶身基座4成为一体。所述绝缘层6为绝缘塑料，绝缘塑料绝缘等级与电缆线3同等。
所述叶身基座4内部可提前预埋强力磁铁10，可直接通过强力磁铁10将叶身接闪器8牢固的吸附在内部基座4上，内部叶身基座4材质可为铜、铝合金、不锈钢，叶身接闪器8材质可为不锈钢。
如叶身接闪器8材质为铜和铝合金时，内部可不预埋强力磁铁10，通过螺钉9或者铆钉的形式将叶身接闪器8与叶身基座4进行固定。
所述叶尖基座11内部设计稍小于电缆3导体线径的圆孔-安装孔Ⅱ，将电缆线3放入基座11内部安装孔Ⅱ中，通过紧固螺栓12将电缆线3与叶尖基座11紧固连接。
所述叶尖基座11与电缆线3连接后通过注入绝缘塑料的形式提前将叶尖基座11与电缆线3进行预制绝缘层6处理，使电缆线3与叶尖基座11成为一体。
所述内部叶尖基座11材质可为铜、铝合金、不锈钢，叶尖接闪器13材质可为铜、铝合金、不锈钢。
所述叶尖接闪器13尾部设有卡槽连接机构14，通过卡槽连接机构14的形式与叶尖基座进行连接，可额外设置螺柱15对叶尖接闪器13进行紧固，叶尖接闪器13为可拆卸。
本专利旨在解决现有技术中主电缆线通过分支电缆采用接线端子与基座连接出现的连接不紧、打火松动问题，同时解决接闪器与基座通过螺纹连接出现的雷击螺纹熔蚀问题，以及叶尖接闪器不可拆卸更换问题。
本专利中的电缆线与叶身基座和叶尖基座为一体连接，避免了主电缆线通过分支电缆采用接线端子与基座连接出现的连接不紧、打火松动现象；电缆线与叶身基座和叶尖基座提前进行绝缘预制，不仅节约了叶片制作时连接时间，提高叶片生产效率，而且增强了防雷系统的绝缘性。叶身、叶尖接闪器与基座连接摒弃螺纹连接，采用面与面直接接触连接，避免螺纹熔蚀；同时叶身叶尖接闪器设计为可更换拆卸，便于后期风场运维更换。此防雷系统一体连接牢固、绝缘性好、安装快速、便于更换维修。
除上述实施例外，本发明装置还可以有其他型式，应当指出，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种风电叶片防雷系统，该防雷系统设置在风电叶片壳体内，其特征在于：包括腹板、电缆线、叶身基座、叶身接闪器、叶尖基座及叶尖接闪器；腹板支撑于风电叶片壳体内部的中间区域,电缆线布置在腹板后缘侧，叶身基座的个数为若干个，若干个叶身基座沿风电叶片的长度方向在后缘侧间隔设置，叶身接闪器一一对应的设置在叶身基座上，叶尖基座设置在风电叶片尖部，电缆线依次穿过叶身基座后与叶尖基座相连，叶尖接闪器与叶尖基座相连。
2.根据权利要求1所述的一种风电叶片防雷系统，其特征在于：叶身基座包括下基座体及盖设在下基座体上方的上基座体，上基座体的一侧与下基座体的一侧通过铰链相铰接，上基座体的另一侧通过连接螺栓与下基座体相连。
3.根据权利要求1述的一种风电叶片防雷系统，其特征在于：叶身基座上开设有用于穿设电缆线的安装孔Ⅰ，叶尖基座上开设有用于穿设电缆线的安装孔Ⅱ。
4.根据权利要求1所述的一种风电叶片防雷系统，其特征在于：叶身基座内可设置有强力磁铁，强力磁铁将叶身接闪器吸附在内部基座上。
5.根据权利要求1所述的一种风电叶片防雷系统，其特征在于：叶身接闪器通过螺钉固定在叶身基座上。
6.根据权利要求1所述的一种风电叶片防雷系统，其特征在于： 在叶尖基座内的电缆线通过紧固螺栓与叶尖基座紧固连接；叶尖接闪器可通过螺柱固定在叶尖基座上。
7.根据权利要求1所述的一种风电叶片防雷系统，其特征在于：叶尖接闪器与叶尖基座通过卡槽连接机构相连，卡槽连接机构包括设置在叶尖基座尾部的凹槽及设置在叶尖接闪器头部的凸槽，凹槽与凸槽相配合设置。
8.根据权利要求1所述的一种风电叶片防雷系统，其特征在于：
叶身基座与电缆线连接后注入绝缘塑料将叶身基座与电缆线进行预制绝缘层处理；叶尖基座与电缆线连接后注入绝缘塑料将叶尖基座与电缆线进行预制绝缘层处理。
9.根据权利要求8述的一种风电叶片防雷系统，其特征在于：绝缘预制处理的电缆线与叶身基座和叶尖基座通过胶黏剂粘接在叶片壳体内侧。
10.权利要求1所述的一种风电叶片防雷系统，其特征在于：叶身基座的材质可为铜、铝合金、不锈钢中的任意一项，叶身接闪器的材质可为不锈钢；叶尖基座的材质可为铜、铝合金、不锈钢中的任意一项，叶尖接闪器的材质可为铜、铝合金、不锈钢中的任意一项。
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