CN211258899U - 混凝土塔架 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种混凝土塔架，所述混凝土塔架由多个塔筒段上下连接而成，所述混凝土塔架包括防雷系统，所述防雷系统包括：引下线，所述引下线沿着所述塔筒段的高度方向预埋在每个所述塔筒段内；第一连接端子，所述第一连接端子预埋在所述塔筒段内并位于所述引下线的两端，其中，所述第一连接端子包括：第一导电板，暴露于所述塔筒段的内侧壁；第一导电杆，沿着所述塔筒段的径向方向延伸，所述第一导电杆的第一端与所述第一导电板固定连接，所述第一导电杆远离所述第一端的杆体与所述引下线交叉设置；第一夹具，将所述第一导电杆和所述引下线夹持在一起。本实用新型所提供的混凝土塔架可大大简化防雷系统的结构和安装。

Description

混凝土塔架

技术领域

本实用新型涉及防雷技术领域，更具体地讲，涉及一种包括防雷系统的混凝土塔架。

背景技术

风力发电机组往往安装在旷野、山顶和沿海地区，风力发电设备高达几十米甚至上百米，极易遭受雷击。而且，随着风力发电机组单机容量的不断増大，风机轮毂高度和叶片长度也在不断増高，机组遭受雷击的概率也在增加。雷击不但会造成风机故障停机，甚至直接影响风电场的安全运行。为防止直击雷危害，目前，风力发电机组的防雷通道一般为：叶片接闪器—轮毂—主轴—塔架—基础接地体，即雷电由叶尖附近的接闪器接收，通过敷设在叶片内腔的导引线传导至叶片根部，再传至轮毂和机舱主轴，通过塔架的引下线最终导入基础接地体。

目前，用于风电机组的塔架通常为钢制塔架和混凝土塔架。其中，钢材本身是良好的导体，因此钢塔架不需要设置专门的引下线，但是，钢制塔架制造成本高，且具有易共振、运输困难等问题。混凝土塔架则可在现场浇筑混凝土而成，具有结构性能好、造价低、运输成本低、施工方便等优点。但是，混凝土塔架需要设计引下线。在采用现浇混凝土塔架的方案中，可以将防雷系统浇筑在塔架中。然而，塔架需分层浇筑，工人需要攀爬塔架，施工难度大、高空作业时间长、危险性高。在采用多个塔筒段组装的方式形成混凝土塔架的方案中，若在塔筒段浇筑的过程中将引下线等防雷装置埋入其内部，则组装后相邻的塔筒段之间的避雷装置难以连接，且或者连接装置结构复杂、安装步骤多且不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种包括防雷系统的塔架，通过在塔筒段浇筑的过程中预埋入引下线和连接端子，并能够在多个塔筒段组装后实现相邻塔筒段内的引下线的连接。

根据本实用新型的一方面，提供了额一种混凝土塔架，所述塔架由多个塔筒段上下连接而成，所述塔架包括防雷系统，所述防雷系统包括：引下线，所述引下线沿着所述塔筒段的高度方向预埋在每个所述塔筒段内；第一连接端子，所述第一连接端子预埋在所述塔筒段内并位于所述引下线的两端，其中，所述第一连接端子包括：第一导电板，暴露于所述塔筒段的内侧壁；第一导电杆，沿着所述塔筒段的径向方向延伸，第一端与所述第一导电板固定连接，所述第一导电杆远离所述第一端的杆体与所述引下线交叉设置；第一夹具，将所述第一导电杆和所述引下线夹持在一起。

根据本实用新型的另一方面，所述第一夹具包括：第一U型夹持件，所述引下线设置在所述第一U型夹持件的夹持槽内；第一夹板，所述第一U型夹持件的两端穿过开设在所述第一夹板上的相应通孔；第一夹片，将所述第一导电杆夹持到所述第一夹板上。

根据本实用新型的另一方面，所述第一夹具还包括第一螺纹套筒，所述第一螺纹套筒的一端穿过所述第一导电板暴露于所述塔筒段的内侧壁。

根据本实用新型的另一方面，所述第一U型夹持件为U型螺纹杆，所述U型螺纹杆的端部依次穿过所述第一夹板和所述第一夹片，所述第一夹具还包括第一紧固螺母，用于旋拧到所述U型螺纹杆的端部。

根据本实用新型的另一方面，所述第一夹片具有与所述第一导电杆的外形相应的卡爪，所述第一导电杆的第一端通过插入到所述第一螺纹套筒中而与所述第一导电板相连接。

根据本实用新型的另一方面，所述第一夹具还包括金属垫板，所述金属垫板位于所述第一U型夹持件的夹持槽内，并设置在所述引下线与所述第一U型夹持件之间。

根据本实用新型的另一方面，所述第一导电杆的一端与所述第一导电板直接连接，所述第一螺纹套筒为两个，与所述第一导电杆间隔设置。

根据本实用新型的另一方面，所述防雷系统还包括第一接地线和多个第一连接螺栓，第一接地线(33)的两端具有接线孔板，所述第一连接螺栓穿过所述接线孔板并结合到所述第一螺纹套筒中，从而所述第一接地线的两端分别通过所述第一连接螺栓连接到所述第一导电板。

根据本实用新型的另一方面，每个塔筒段包括至少两个塔筒片，所述防雷系统还包括：水平导电弧段，沿着圆周方向预埋在每个所述塔筒片中，并与所述引下线相互电连接；第二连接端子，预埋在所述塔筒片的周向两端，并与所述水平导电弧段的端部相互电连接；第二接地线，使相邻的两个塔筒片中的第二连接端子相互电连接，使得多个所述水平导电弧段形成完整的水平防雷保护环。

根据本实用新型的另一方面，所述第二连接端子与所述第一连接端子的结构相同。

本实用新型所提供的用于塔架的防雷系统的连接端子通过使导电板的侧面在浇筑过程中形成为暴露于塔筒段的内壁，然后通过接地线连接彼此相邻的两个塔筒段内的彼此相邻的导电板即可实现相邻引下线的有效连接，操作简单，显著降低组装后的人工作业时间。

此外，本实用新型所提供的用于塔架的防雷系统的夹具通过使引下线和导电杆与能够导电的夹板紧密接触，并设计夹板的形状与引下线和导电杆的外形相适配，从而增大接触面积，有效保证连接端子和引下线的电连接性。

此外，本实用新型所提供的用于塔架的防雷系统还包括预埋在塔筒段内的水平雷电保护环，多个水平雷电保护环与多条引下线连接形成网络结构，进一步提高导电性能。

此外，本实用新型所提供的塔架在塔筒段内预埋入引下线和连接端子即可在不另设防雷系统的情况下实现分段组装，且结构简单、防雷效果好。

此外，本实用新型所提供的塔架适用范围广，尤其适用于风力发电机组。

附图说明

通过下面结合附图对本实用新型的示例性实施例进行的详细描述，本领域技术人员将会获得对本实用新型的全面理解，其中：

图1是示出根据本实用新型的实施例的包括防雷系统的塔架的示意图；

图2是图1中I处的局部放大示意图；

图3是示出根据本实用新型的实施例的塔架的防雷系统的连接端子的示意图；

图4和图5是示出连接端子的部分部件的立体图；

图6和图7是示出连接端子的部分部件的截面图。

附图标号说明：

1：塔筒段；2：引下线；3：第一连接端子；4：水平雷电保护环；

5：第一夹具；6：第二连接端子

31：第一导电杆；32：第一导电板；33：第一接地线；

34：第二接地线；35：第一螺纹套筒；

51：第一U夹持型件；52：第一夹板；53：第一夹片；531：卡爪；

54：紧固件；55：第一弧形槽；56：金属垫板。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细说明本实用新型的实施例，其中，在附图中，相同的附图标号用于表示相同的组件。

图1是示出根据本实用新型的实施例的包含防雷系统的塔架的示意图。图2是图1中I处的放大示意图。图3是示出根据本实用新型的实施例的塔架的防雷系统的连接端子的示意图。下面结合图1、图2和图3对本实用新型的塔架的防雷系统的优选实施例进行详细描述。

根据本实用新型的示例性实施例的包含防雷系统的混凝土塔架由多个塔筒段1上下相互连接而成，其中，塔筒段1为混凝土预制构件。防雷系统可包括引下线2和第一连接端子3。引下线2沿着塔筒段1的高度方向预埋在每个塔筒段1内，其中，位于最上层的塔筒段1内的引下线2的顶端通过设置在机舱内的导引线与接闪器电连接，位于最下层的塔筒段1内的引下线2的底端与接地体连接。第一连接端子3预埋在塔筒段1的高度方向的两端，位于引下线2的端部处并与引下线2的端部电连接。防雷系统还可包括第一接地线33，用于在塔筒段1上下连接后使相邻的两个塔筒段1内的第一连接端子3相互电连接。

第一连接端子3包括：第一导电板32，暴露于所述塔筒段1的内侧壁；第一导电杆31，沿着塔筒段1的径向方向延伸，第一导电杆31的第一端与第一导电板32固定连接，第一导电杆31远离第一端的杆体与引下线2交叉设置；第一夹具5，将第一导电杆31和引下线2夹持在一起，以实现第一导电杆31和引下线2之间的电连接。通过第一导电杆31的中间杆体部位与引下线2交叉设置。

引下线2和第一导电杆31可采用钢筋来实现。通过将第一导电杆31与引下线2相互焊接也可以实现两者之间的电连接，然而，采用焊接连接时，引下线2的主钢筋作为受力构件，第一导电杆31的钢筋作为跨接线搭接在主钢筋上，需要满足跨接线长度要求，焊接长度较长、焊接温度较高，使得钢筋的强度和耐久性降低。此外，跨接效果主要受焊接工人的技术熟练程度的影响，使得跨接处理效果不稳定，进而使得导电效果降低。

然而，根据本实用新型的技术方案，通过采用第一夹具5将第一导电杆31和引下线2夹持在一起，操作便捷、省时，使得跨接质量和跨接处的导电效果得到保证。

当本实用新型所提供的混凝土塔架的用于风力发电机组时，接闪器可设置在叶尖附近接收雷电，然后通过敷设在叶片内腔的导引线传导至叶根处，再传导至轮毂、机舱主轴，然后通过引下线2传导至塔架底部，最终通过接地体传导至大地。接地体可采用扁钢、圆钢或铜缆等在基础外敷设为水平接地极，同时打入圆钢等作为垂直接地极，二者连接成网状接地体。

如图3所示，第一导电杆31与引下线2通过第一夹具5连接。第一导电杆31与引下线2十字交叉设置，第一夹具5在第一导电杆31与引下线2的十字交叉处将第一导电杆31与引下线2相互夹紧。第一夹具5包括：第一U型夹持件51，引下线2设置在第一U型夹持件51的夹持槽内；第一夹板52，设置在第一U型夹持件51的开口处，能够与第一U型夹持件51配合将引下线2夹紧，在第一U型夹持件51上开设有通孔，第一U型夹持件51的两端穿过设置在第一夹板52上的相应通孔；第一夹片53，第一夹片53设置在第一夹板52上，并能够将第一导电杆31固定在第一夹板52上，第一夹片53上也开设有相应的通孔，第一U型夹持件51的两端穿过该相应通孔。

具体地，第一夹板52上可设有第一通孔，第一夹片53可设有第二通孔，第一U型夹持件51的端部依次穿过第一通孔、第二通孔，并通过紧固件54使引下线2和第一导电杆31分别与第一夹板52连接固定。第一U型夹持件51可以为U型螺杆，相应地，紧固件54可为紧固螺母，第一U型夹持件51的端部可设有与该螺栓配合的螺纹。

优选地，第一夹板52和第一夹片53同时连接到第一U型夹持件51的两个端部上，以更稳定地连接引下线2和第一导电杆31，在这种情况下，第一夹板52上可设置两个第一通孔，两个第一通孔的位置分别与第一U型夹持件51的两个端部相对应。可以采用第一两个夹片53，分别与第一U型夹持件51的两个端部相连接，以将第一导电杆31夹持在第一夹板52和第二夹片53之间。也可采用设置有两个第二通孔的一个第一夹片53，两个第二通孔的位置分别与两个第一通孔的位置相对应。这样，第一导电杆31与第一夹板52的接触面积更大，导电性更好，且引下线2与第一导电杆31的连接也更稳定。

优选地，第一夹板52的与引下线2接触的表面的形状与引下线2的外形相适配，以增大第一夹板52与引下线2之间的接触面积。如图3所示，第一夹板52的与引下线2相接触的表面上形成有凹槽，使得引下线2的外表面的一部分嵌入在该凹槽中。引下线2可为圆钢、扁钢或钢筋。作为示例，当引下线2采用圆钢时，第一夹板52的与引下线2接触的表面上设有与引下线2配合的内凹的第一弧形槽55。

类似地，第一夹板52的与第一导电杆31接触的表面的形状与第一导电杆31的外形相适配。例如，当第一导电杆31为镀锌圆钢时，第一夹板52的与第一导电杆31接触的表面上设有与第一导电杆31配合的内凹的第二弧形槽(图中未示出)。

优选地，第一夹片53的与第一导电杆31接触的部分的形状与第一导电杆31的外形相适配。例如，第一夹片53设有与第一导电杆31配合的卡爪531。通过设计第一弧形槽55、第二弧形槽和卡爪531有利于增大引下线2与第一夹板52之间、第一导电杆31与第一夹板52之间以及第一导电杆31与第一夹片53之间的接触面积，从而提高导电性。

第一夹板52和第一夹片53可以由导电材料制成。更为优选地，第一U型夹持件51由导电材料制成，第一U型夹持件51与第一夹板52上的第一通孔的内壁、第一夹片53的第二通孔的内壁以及紧固件54接触，实现引下线2与第一夹板52之间的电连接。第一U型夹持件51和引下线2之间还可设有金属垫板56，以增大电接触面积。金属垫板56的与引下线2接触的一侧可具有与引下线2配合的形状。金属垫板56的与第一U型夹持件51接触的一侧可根据第一U型夹持件51的内侧的形状进行相应地设计。金属板56可直接焊接在第一U型夹持件51上。

根据本发明的实施例的混凝土塔架的防雷系统还可包括第一接地线33。第一接地线33可连接相邻的两个塔筒段1的相邻端部上的第一连接端子3。具体地，第一接地线33可以连接到第一连接端子3的第一导电板32的上。通过将第一接地线33的两端分别连接到相邻的两个第一连接端子3上，可以实现相邻两个塔筒段1中的引下线2之间的电连接。由于第一连接端子3的第一导电板32形成为塔架的内壁，暴露于塔架的内部空间，便于操作人员进行连线操作。

第一夹具5还可包括第一螺纹套筒35，第一螺纹套筒35的一端穿过第一导电板32暴露于塔筒段1的内侧壁。第一接地线33与第一导电板32可通过螺栓连接。具体地，第一接地线33的端部可以设置有接线孔板，通过将第一连接螺栓或螺钉穿过所述接线孔板后，拧入第一螺纹套筒35中，将第一接地线33的一端连接到第一导电板32上，可实现第一接地线33与第一导电板32的连接。因此，第一接地线33的两端可以分别通过第一连接螺栓或螺钉连接到上下两个塔筒段1中的第一导电板32上。

图4和图5示出了第一导电板、第一螺纹套筒35以及第一导电杆31的示例性实施例。图6示出了图5中的部件的截面图。图6示出了另一示例的截面图。

如图4所示，第一螺纹套筒35可以两端均具有开口，第一导电杆31的一端可以插入到第一螺纹套筒35中，从而与第一螺纹套筒35同轴设置。如图5、图6和图7所示，第一导电杆31也可以与第一螺纹套筒35分别设置在不同的位置上。第一螺纹塔筒35可以为一个，也可以为多个。

作为可选方案，还可将第一接地线33与第一导电板32焊接在一起。第一导电板32可为不锈钢板，第一导电杆31可为镀锌圆钢，第一接地线33可为铜绞线、铜带或铜包钢，但不限于此。

进一步地，用于塔架的防雷系统还可包括：水平雷电保护环，预埋在每个塔筒段1内，并与引下线2连接。在塔筒段1为完整的筒体时，水平雷电保护环可以是整体的环，在塔筒段1沿圆周方向分割为至少两个塔筒片时，水平雷电保护环可包括相应数量的水平导电弧段4，每个水平导电弧段4沿着圆周方向预埋在每个塔筒片中，并与引下线2相互电连接。

水平雷电保护环可预先与多条引下线2焊接连接以形成网络结构，进一步提高导电性能。

当水平雷电保护环由多个水平导电弧段4连接而成时，可在每个水平导电弧段4的两端分别预埋第二连接端子6。第二连接端子6的结构与第一连接端子3的结构相同。具体地，第二连接端子6可包括：第二导电板，暴露于塔筒段的内侧壁；第二导电杆，沿着塔筒段1的径向方向延伸，第一端与第二导电板固定连接，第二端与水平导电弧段4的端部交叉设置；第二夹具，将第二导电杆和水平导电弧段4夹持在一起。

第二夹具可包括：第二U型夹持件，水平导电弧段4的端部设置在第二U型夹持件的夹持槽内；第二夹板，第二U型夹持件的两端穿过开设在第二夹板上的相应通孔；第二夹片，将第二导电杆夹持到第二夹板上。第二夹具还包括第二螺纹套筒，第二螺纹套筒的一端穿过第二导电板暴露于塔筒段1的内侧壁。

由于第二连接端子6的结构与第一连接端子3的结构相同，这里不再进行赘述。

根据本实用新型实施例的混凝土塔架的防雷系统还可包括第二接地线34，使相邻的两个塔筒片中的第二连接端子6相互电连接，使得多个水平导电弧段4形成完整的水平防雷保护环。由于第二接地线34与第二连接端子6的连接方式与前述第一接地线33与第一连接端子3的连接方式相同，因此，不再详细描述。

本实用新型所提供的包括防雷系统的混凝土塔架，在塔筒段浇筑的过程中可预埋入引下线2以及第一连接端子3，并在多个塔筒段组装时，第一连接端子3实现相邻塔筒段1内的引下线2的连接。同时，还可在塔筒片内预埋入多个水平导电弧段4以及第二连接端子6，在多个塔筒片相互拼接时，可以通过第二连接端子6以及第二接地线34实现水平导电弧段4的连接，从而形成水平雷电保护环。

根据本实用新型的实施例，一方面可避免人工攀爬浇筑所存在的施工难度大、高空作业时间长、危险性高的问题，另一方面，无需在组装后的塔架内另设防雷系统，可大大简化防雷系统的结构和安装。此外，通过使导电板的侧面在浇筑过程中形成为塔筒段的内壁，然后通过接地线连接彼此相邻的两个塔筒段内的彼此相邻的导电板即可实现相邻引下线的有效连接，操作简单，显著降低组装后的人工作业时间。此外，本实用新型通过夹具使引下线和导电杆电连接，避免了焊接方式存在的接触不良的问题。通过设计夹板的形状与引下线和导电杆的外形相适配，从而增大接触面积，有效保证连接端子和引下线的电连接性。

此外，本实用新型所提供的用于塔架的防雷系统还包括预埋在塔筒段内的水平雷电保护环，多个水平雷电保护环与多条引下线连接形成网络结构，进一步提高导电性能。此外，本实用新型所提供的塔架在塔筒段内预埋入引下线和连接端子即可在不另设防雷系统的情况下实现分段组装，且结构简单、防雷效果好。此外，本实用新型所提供的塔架适用范围广，尤其适用于风力发电机组。

上面对本实用新型的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行组合、修改和完善，这些组合、修改和完善也应在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种混凝土塔架，所述混凝土塔架由多个塔筒段(1)上下连接而成，其特征在于，所述混凝土塔架包括防雷系统，所述防雷系统包括：

引下线(2)，所述引下线(2)沿着所述塔筒段(1)的高度方向预埋在每个所述塔筒段(1)内；

第一连接端子(3)，所述第一连接端子(3)预埋在所述塔筒段(1)内并位于所述引下线(2)的两端，

其中，所述第一连接端子(3)包括：第一导电板(32)，暴露于所述塔筒段(1)的内侧壁；第一导电杆(31)，沿着所述塔筒段(1)的径向方向延伸，所述第一导电杆(31)的第一端与所述第一导电板(32)固定连接，所述第一导电杆(31)远离所述第一端的杆体与所述引下线(2)交叉设置；第一夹具(5)，将所述第一导电杆(31)和所述引下线(2)夹持在一起。

2.如权利要求1所述的混凝土塔架，其特征在于，所述第一夹具(5)包括：第一U型夹持件(51)，所述引下线(2)设置在所述第一U型夹持件(51)的夹持槽内；第一夹板(52)，所述第一U型夹持件(51)的两端穿过开设在所述第一夹板(52)上的相应通孔；第一夹片(53)，将所述第一导电杆(31)夹持到所述第一夹板(52)上。

3.如权利要求2所述的混凝土塔架，其特征在于，所述第一夹具(5)还包括第一螺纹套筒(35)，所述第一螺纹套筒(35)的一端穿过所述第一导电板(32)暴露于所述塔筒段(1)的内侧壁。

4.如权利要求3所述的混凝土塔架，其特征在于，所述第一U型夹持件(51)为U型螺纹杆，所述U型螺纹杆的端部依次穿过所述第一夹板(52)和所述第一夹片(53)，所述第一夹具(5)还包括第一紧固螺母，用于旋拧到所述U型螺纹杆的端部。

5.如权利要求4所述的混凝土塔架，其特征在于，所述第一夹片(53)具有与所述第一导电杆(31)的外形相应的卡爪(531)，所述第一导电杆(31)的第一端通过插入到所述第一螺纹套筒(35)中而与所述第一导电板(32)相连接。

6.如权利要求5所述的混凝土塔架，其特征在于，所述第一夹具(5)还包括金属垫板(56)，所述金属垫板(56)位于所述第一U型夹持件(51) 的夹持槽内，并设置在所述引下线(2)与所述第一U型夹持件(51)之间。

7.如权利要求3所述的混凝土塔架，其特征在于，所述第一导电杆(31)的一端与所述第一导电板(32)直接连接，所述第一螺纹套筒(35)为两个，与所述第一导电杆(31)间隔设置。

8.如权利要求3-7中任一项所述的混凝土塔架，其特征在于，所述防雷系统还包括第一接地线(33)和多个第一连接螺栓，第一接地线(33)的两端具有接线孔板，所述第一连接螺栓穿过所述接线孔板并结合到所述第一螺纹套筒(35)中，从而所述第一接地线(33)的两端分别通过所述第一连接螺栓连接到所述第一导电板(32)。

9.如权利要求8所述的混凝土塔架，其特征在于，每个所述塔筒段(1)包括至少两个塔筒片，所述防雷系统还包括：

水平导电弧段(4)，沿着圆周方向预埋在每个所述塔筒片中，并与所述引下线(2)相互电连接；

第二连接端子(6)，预埋在所述塔筒片的周向两端，并与所述水平导电弧段(4)的端部相互电连接；

第二接地线(34)，使相邻的两个塔筒片中的第二连接端子(6)相互电连接，使得多个所述水平导电弧段(4)形成完整的水平防雷保护环。

10.如权利要求9所述的混凝土塔架，其特征在于，所述第二连接端子(6)与所述第一连接端子(3)的结构相同。

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