JP6008567B2 - 風力タービン、風力タービン用の避雷システムおよび風力タービンの部品を落雷から保護するための方法 - Google Patents

風力タービン、風力タービン用の避雷システムおよび風力タービンの部品を落雷から保護するための方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6008567B2
JP6008567B2 JP2012105829A JP2012105829A JP6008567B2 JP 6008567 B2 JP6008567 B2 JP 6008567B2 JP 2012105829 A JP2012105829 A JP 2012105829A JP 2012105829 A JP2012105829 A JP 2012105829A JP 6008567 B2 JP6008567 B2 JP 6008567B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wind turbine
high voltage
insulated high
voltage cable
cable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012105829A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012233482A (ja
Inventor
レヴケ バスティアン
レヴケ バスティアン
オールスン カイ
オールスン カイ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of JP2012233482A publication Critical patent/JP2012233482A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6008567B2 publication Critical patent/JP6008567B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/0608Rotors characterised by their aerodynamic shape
    • F03D1/0633Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/065Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0691Rotors characterised by their construction elements of the hub
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02GINSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G13/00Installations of lightning conductors; Fastening thereof to supporting structure
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05FSTATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
    • H05F3/00Carrying-off electrostatic charges
    • H05F3/02Carrying-off electrostatic charges by means of earthing connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/30Lightning protection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00Application
    • F05B2220/70Application in combination with
    • F05B2220/706Application in combination with an electrical generator
    • F05B2220/7066Application in combination with an electrical generator via a direct connection, i.e. a gearless transmission
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Description

本発明は、風力タービン用の避雷システムに関するものである。さらに、本発明は、風力タービンに関するものであり、また、風力タービンの部品、例えば電気部品を落雷から保護するための方法に関するものである。
風力タービンに落雷した場合、雷は1つ以上のブレードの領域に落ちることが多く、落雷の電流はブレードからブレードの内側あるいは外側において引き下げ導体のような導電手段によって1つ以上の風力タービン部品(例えば、ハブ、ナセルおよびタワー)に流れ、そして地面に流れる。この目的は、風力タービン内を流れる落雷の電流が、発電機や変換機のような任意の電気部品あるいは主軸受やギアボックスのようなその他の重要な部品に流れ、これらの部品が落雷の大きなエネルギーによって損害を被ることを防止することである。
落雷による高電圧、大電流および強電磁場の組み合わせは、発電機あるいは風力タービンのその他の電気部品に損害を与える可能性がある。ギアレス風力タービンとも称される直接駆動風力タービンは、風力タービンのブレードハブに直接接続されているため、直接駆動風力タービンを用いると、特に発電機に損害を与えずに、落雷の電流を1つ以上のブレードから風力タービンを通して流すことはより困難である。アウターロータを設けた発電機を有する直接駆動風力タービンを用いると、風力タービンのブレードへの落雷の電流を、発電機に損害を与えずに地面に流すこと方法を見出すことはさらに困難である。
従来の風力タービンの設計では、落雷の電流はブレードの引き下げ導体によってハブに直接流れ、次にナセルに流れ、最終的に地面に流れる。この種の避雷システムは、発電機がハブに直接接続された直接駆動風力タービンでは、発電機が落雷により損害を被る可能性があるため有効ではない。
特許文献1に記載の避雷システムでは、落雷はブレードに流れ、さらに、ブレードハブの周囲かつブレードハブおよび風力タービンの重要な部品の周囲の経路に沿って流れる。しかしながら、この方法の問題点は、ハブの周囲の雷導通路が、1つ以上の方向に変化あるいは回転を伴って非常に長く、この雷導通路が方向を変化あるいは回転する全ての箇所において、落雷の電流が雷導通路から雷導通路に近接した部品(例えば、ブレードハブ)に、さらには発電機に飛び移る実質的なリスクがあるということである。
米国特許7377750号
それゆえ、本発明の第1の目的は、改良した風力タービン用の避雷システムを提供することにある。本発明の第2の目的は、上述した問題点を解消するとともに上述したリスクを低減した有利な風力タービンを提供することにある。本発明の第3の目的は、風力タービンの部品を落雷から保護するための有利な方法を提供することにあり、この方法により、落雷の電流が、雷導通路から雷導通路に近接した部品に、それゆえ、発電機に飛び移るリスクを低減することができる。
第1の目的は、請求項1に記載の風力タービン用の避雷システムによって解決される。第2の目的は、請求項4に記載の風力タービンによって解決される。第3の目的は、請求項15に記載の風力タービンの部品を落雷から保護するための方法によって解決される。従属項は本発明の有利な実施形態を規定している。
本発明の風力タービン用の避雷システムは、少なくとも1つの絶縁高電圧ケーブルを具えている。さらに、避雷システムは、ピックアップユニットと、追加の絶縁高電圧ケーブルと、を具えている。少なくとも1つの絶縁高電圧ケーブルは、例えば、その第1の端部で雷受容体に電気的に接続されている。さらに、少なくとも1つの絶縁高電圧ケーブルは、例えば、その第2の端部でピックアップユニットに電気的に接続されている。ピックアップユニットは、さらに、追加の絶縁高電圧ケーブルによって電気接地部材に電気的に接続可能である。
有利なことに、絶縁高電圧ケーブルを使用することによって、風力タービンの部品、例えば、風力タービンブレードへの落雷の電流は、ロータの固定子巻線および永久磁石のような高感度な電気部品に影響を及ぼすことなく、主軸受のような重要な部品を避けて電気接地部材、例えば、風力タービンのタワーに流れることができる。
一般的な避雷用の絶縁高電圧ケーブル(略して、HVケーブル)は、HVケーブルとして用いられ、例えば、ロータブレードと風力タービンの内部の軸の取り付け領域との間で、複数の方向への変化あるいは回転することなく単純な方法で配線される。
さらに、ピックアップユニットを用いると、落雷からの電流を電気接地部材、例えば、風力タービンタワーに流すために、1つの追加の絶縁HVケーブルしか必要としない。この場合、1つのHVケーブルのみが、落雷の大きなエネルギーによって損害を被る可能性のある発電機や変換機のような風力タービンの重要な電気部品あるいは主軸受やギアボックスのようなその他の重要な部品の付近を通過する。
好適には、遮蔽装置、例えば、遮蔽ホースあるいは遮蔽チューブが、少なくとも1つのHVケーブルあるいは追加のHVケーブルの周囲に取り付けられている。あるいは、遮蔽装置、すなわち、遮蔽手段、例えば、遮蔽ホースあるいは遮蔽チューブは、少なくとも1つのHVケーブルあるいは追加のHVケーブルに直接組み入れられている。遮蔽装置は金属素材製とすることができる。さらに、遮蔽装置は、特定のブラケットによって嵌合されている、および/または、担持されていてもよい。HVケーブルの周囲に設置可能な追加の遮蔽ホースあるいは遮蔽チューブ、例えば、金属製の遮蔽ホースあるいは遮蔽チューブを用いると、HVケーブルの周囲の電磁場を減少させることができる。
例えば、少なくとも1つのHVケーブルおよび/または追加のHVケーブルを、スリップリングおよび/または接触ブラシおよび/またはスパークギャップによってピックアップユニットに電気的に接続することができる。
本発明の風力タービンは、上述した避雷システムを具える。一般的に、本発明の風力タービンは、上述した本発明の避雷システムと同一の有利な効果を有する。
本発明の風力タービンは、回転軸を具えることができる。好適には、ピックアップユニットは回転軸に配置されている。さらに、風力タービンは中央装置を具えることができる。中央装置は回転軸に配置可能である。この場合、ピックアップユニットは、中央装置に配置されていることが好ましい。風力タービンはハブを具えることができる。ハブは中央ハブ装置を具えることができる。ピックアップユニットは中央ハブ装置に配置可能である。風力タービンは主軸をさらに具えることができる。主軸は中央主軸装置を具えることができる。この場合、ピックアップユニットは中央主軸装置に配置されていることが好ましい。
ピックアップユニットの中央位置が、例えば、中央ハブ装置または中央主軸装置にあることにより、ピックアップユニットを電気接地部材、例えば、風力タービンタワーに、簡単な方法で、複数の方向に移動あるいは回転をせずに、ロータの固定子巻線および永久磁石のような高感度かつ重要な部品に影響を及ぼすことなく接続することができる。さらに、1つの中央に配置されたピックアップユニットのみを、例えば、1つの追加のHVケーブルだけを使って電気接地部材に接続するだけで、主軸受のような複数の重要部品を効果的に回避することができる。
中央ハブ装置または中央主軸装置は、少なくとも1つの電気スリップリングまたは複数の電気スリップリングおよび/またはハイドロリックユニオン(hydraulic union)を具えることができる。
本発明の風力タービンは、少なくとも1つのロータブレードを具えることができる。ロータブレードは雷受容体を有することができる。雷受容体は少なくとも1つのHVケーブルに接続可能である。例えば、雷受容体は、ブレード引き下げ導体によって少なくとも1つのHVケーブルに接続可能である。ブレード引き下げ導体は、好適には、ブレードの内部に配置されている。ブレードの引き下げ導体は、ブレードの内部で電気絶縁HVケーブルの第1の端部に接続されていることが好ましい。HVケーブルの第2の端部は、中央ハブ装置または中央主軸装置に配置されているピックアップユニット、すなわち、ピックアップ構造体に取り付け可能である。
風力タービンは、風力タービンタワーを具えることができる。風力タービンは、タワーと風力タービンのナセルとの間に配置された遷移部品をさらに具えることができる。中央ハブ装置および/または中央主軸装置とタワーあるいは遷移部品との間のさらなる電気的な接続は、追加のHVケーブルによって達成可能である。追加のHVケーブルは、さらに遮蔽かつ絶縁されていることが好ましい。これにより、ナセル内のきわめて低い電磁場条件を可能にすることができる。
ピックアップユニット、すなわち、ピックアップ構造体は、例えば、絶縁担持構造体によって電気的に絶縁されていることが好ましい。また、ピックアップユニットは、中央ハブ装置および/またはハブおよび/または主軸および/または中央主軸装置から絶縁されていることが好ましい。ピックアップユニット、すなわち、ピックアップ構造体を電気的に絶縁することによって、高感度の電気部品および主軸受のような重要な部品が落雷によって損害を被るのを効果的に防止することができる。
また、風力タービンは電気接地部材を具えることができる。風力タービンは、絶縁高電圧ケーブルによって電気接地部材に電気的に接続された少なくとも1つの避雷針をさらに具えることができる。電気接地部材は、例えば、風力タービンタワー、あるいは、タワーとナセルとの間に配置された遷移部品とすることができる。少なくとも1つの避雷針は、例えば、フランクリンロッドとすることができる。避雷針あるいはフランクリンロッドはナセルに配置することができる。避雷針を絶縁HVケーブルによって電気接地部材に接続することにより、ナセル内において落雷による電磁場を減少することができ、同時に、風力タービンの高感度な電気部品および壊れやすい機械部品を落雷から保護することができる。
一般的に、風力タービンは直接駆動風力タービンとすることができる。さらに、風力タービンはアウターロータシステムを有する発電機、あるいは、インナーロータシステムを有する発電機を具えることができる。上述した避雷システムは、アウターロータ発電機およびインナーロータ発電機の両方に同一の方法で適用することができる。
風力タービンの部品、特に電気部品を落雷から保護するための本発明の方法は、電気接地部材および少なくとも1つの雷受容体を具える風力タービンに関するものである。この方法は、少なくとも1つの雷受容体を、HVケーブルによってピックアップユニットに電気的に接続し、ピックアップユニットを、追加のHVケーブルによって電気接地部材に電気的に接続することを特徴とするものである。一般的に、少なくとも1つの雷受容体をピックアップユニットに接続するHVケーブルは、ピックアップユニットを電気接地部材に接続するHVケーブルと同一の特性を有する。
本発明の方法は、上述した本発明の避雷システムおよび風力タービンと同一の有利な効果を有する。
本願明細書において、「追加の」という用語は2つのHVケーブルを互いに区別するためにのみ用いられている。
本発明のさらなる特徴、特性および効果は、以下の実施形態の説明および図面から明らかになる。有利なことに、言及する全ての特徴は、個別に、あるいは、任意に組み合わせることができる。
風力タービンを示す概略図である。 本発明の風力タービンを示す部分概略図である。 ピックアップ構造体を示す部分概略図である。 複数の高電圧ケーブルの第2の端部を互いに、および、接触ブラシに接続する一例を示す概略図である。 2つのスリップリング間の電気的な接続を示す概略図である。
図1に、風力タービン1の概略を示す。風力タービン1は、タワー5と、ナセル2と、ハブ7と、を具えている。ナセル2はタワー5の上部に配置されている。遷移部品6はタワー5とナセル2との間に配置されている。ハブ7は複数の風力タービンブレード8を具えている。ハブ7はナセル2に取り付けられている。さらに、ハブ7は回転軸26を中心に回転するように回転可能に取り付けられている。ナセル2は、ハブ7と反対側に位置する裏側27を具えている。
発電機3はナセル2の内部に配置されている。発電機3は、ハブ7に面する表側24と、ハブ7とは反対側の裏側25と、を具えている。一般的に、発電機3はアウターロータ構成あるいはインナーロータ構成とすることができる。風力タービン1は直接駆動風力タービンである。
図2に、本発明の風力タービン1の部分の概略を示す。風力タービン1は、ナセル2とハブ7との間に配置された直接駆動発電機3を具えている。あるいは、直接駆動発電機3は、ナセル2の内部に配置されてもよい。風力タービン1は、1つ以上の絶縁高電圧ケーブル(HVケーブル)12を有する避雷システムを具えている。遮蔽装置、例えば、遮蔽ホースあるいはチューブ13は、HVケーブル12の周囲に取り付けられているが、HVケーブル12に直接組み入れられていてもよい。
複数のロータブレード8の各々は、少なくとも1つの雷受容体(図2には示さず)を具えている。雷受容体は、雷の電流をブレードルート22に流すブレード引き下げ導体11に接続されている。ブレードルート22は、ブレード8がハブ7に接続されているブレード8の部分である。ブレード引き下げ導体11はブレード8の内部に配置されていることが好ましい。
ブレード引き下げ導体11はHVケーブル12aに接続されている。図2では、ブレード引き下げ導体11とHVケーブル12aとは、ブレードルート22に近接したロータブレード8の内部で接続されている。あるいは、ブレード引き下げ導体11とHVケーブル12aとは、ハブ7の内部で接続されていてもよい。言い換えれば、HVケーブル12aの第1の端部は、ブレード引き下げ導体11に接続されている。HVケーブル12aの第2の端部は、ピックアップユニット(ピックアップ構造体)14に接続されている。
風力タービン1の内部には、とりわけベッドフレーム9の構造と、主軸10と、主支持構造体21と、キュービクル4内の電気システムと、が配置されている。これらの部品はナセル2の内部に配置されていることが好ましい。風力タービンナセル2は遷移部品6を介して取り付けられ、遷移部品6は風力タービンタワー5の上にヨーセクションを具えている。
ピックアップユニット14は、回転軸26上に配置されていることが好ましい。風力タービン1は中央主軸装置あるいは中央ハブ装置を具えることができる。この場合、ピックアップユニット14は、中央主軸装置あるいは中央ハブ装置に配置可能である。中央ハブ装置は電気スリップリングおよびハイドロリックユニオンからなるものとすることができる。
ピックアップユニット(ピックアップ構造体)14は、中央ハブ装置および/または中央主軸装置およびハブ7あるいは主軸10から絶縁担持構造体15によって電気的に絶縁されている。一般的に、ピックアップユニット(ピックアップ構造体)14を有する中央ハブ装置は、主軸10の内部あるいはハブ7の内部のいずれかに配置可能である。その配置場所に応じて、ピックアップユニット14の複数の部品、それゆえ、取り付けられた避雷システムの複数の部品は固定されていたり、それぞれ回転したりする。
タワー5および/または遷移部品6は電気接地部材を形成する、あるいは、電気接地部材を構成部材として有する。ピックアップユニット(ピックアップ構造体)14は、追加の絶縁HVケーブル12bによって電気接地部材に電気的に接続されている。この追加の絶縁HVケーブル12bは、雷の電流を電気接地部材、例えば、遷移部品6にさらに流す。追加の絶縁HVケーブル12bは遮蔽装置13bを具えている。遮蔽装置13bは、上述したその他のHVケーブル12に関して説明した際の金属ホースまたはチューブ13と同一の特性を有することができる。
遮蔽ホース13aは、その第1の端部がブラケット18によってハブ7に接続されている。遮蔽ホース13aは、その第2の端部が特定のブラケット18によって、ハブまたはピックアップユニット14または中央ハブ装置または中央主軸装置に接続されている。遮蔽ホース13bは、その第1の端部が特定のブラケット18によって絶縁担持構造体15に接続されている。遮蔽ホース13bは、その第2の端部がブラケット18によって遷移部品6の特定の突起19に接続されている。
追加のHVケーブル12bの第1の端部はピックアップユニット14に接続されている。追加のHVケーブル12bの第2の端部は、例えば、遷移部品6あるいはタワー5あるいはその他の電気接地部材に電気的に接続されている。図2では、追加のHVケーブル12bの第2の端部は、遷移部品6の内部で金属のブラケット19によって取り付けられている。
一般的に、HVケーブル12とピックアップユニット14との間の接続は、スリップリングおよび/またはブラシ(例えば、炭素ブラシや接触ブラシ)および/またはスパークギャップによって達成可能である。これらの接続手段、例えばスリップリング、ブラシまたはスパークギャップは主軸10の中央に配置されていることが好ましい。図2では、高電圧ケーブル12aは接触ブラシ17によってピックアップユニット14に接続されている。接触ブラシ17は絶縁担持手段16によってハブ7に接続されている。
さらに、図2では、ナセル2はフランクリンロッド20を具えている。フランクリンロッド20は、ナセル2の上部かつナセル2の裏側27に配置されている。ナセル2上の1つまたは複数のフランクリンロッド20は、風力タービン1の外側の避雷をさらに提供する。雷の電流を安全に地面に流すために、HVケーブル12cの第1の端部は、フランクリンロッド20に接続されている。このHVケーブル12cの第2の端部は、風力タービン1の電気接地部材に接続されている。HVケーブル12cは、上述したHVケーブル12a、12bと同一の特性および利点を有する。例えば、HVケーブル12cは、遷移部品6の内部で金属のブラケット19によって取り付け可能である。
HVケーブル12cの周囲の電磁場を制限するために、追加の金属ホースあるいはチューブ13cが、このケーブル12cの周囲に取り付けられている。遮蔽ホース13cの第1の端部は、特定のブラケット18によってナセル2に接続されている。この遮蔽ホース13cの第2の端部は、やはり特定のブラケット18によって遷移部品6の特定の突起19に接続されている。
図3に、ピックアップ構造体(ピックアップユニット)14の部分を詳細に示す。ピックアップユニット14は中央装置30に接続されている、あるいは、中央装置30に近接して配置されている。ピックアップユニット14はスリップリング31とスチールリング32とを具えている。スチールリング32は、絶縁層34を有する遮蔽ケージ33によって絶縁されている。絶縁層34を有する遮蔽ケージ33によって、ナセル2内のきわめて低い電磁場条件が可能となる。
一般的に、遮蔽ホース13はスチールホースとすることができる。同様に、遮蔽ケージ22もスチール製にしたり、スチールを含む部材とすることができる。絶縁層34は、例えば、ガラス繊維強化高分子(GFRP)を含むことができる。
高電圧ケーブル12aは、その第1の端部がブレード引き下げ導体11に接続され、その第2の端部が接触ブラシ17によってスチールリング32に接続されている。接触ブラシ17は絶縁担持手段16によってハブ7に接続されている。接触ブラシ17を用いる代わりに、スパークギャップによって、高電圧ケーブル12aとスチールリング32との間を電気的に導通接続することができる。参照符号40は、電気的な接続を示している。
追加のHVケーブル12bはスチールリング32に電気的に接続されている。図3では、追加のHVケーブル12bの遮蔽ホース13bは、ボルト接続35によって遮蔽ケージ33に接続されている。
図3に示す実施形態の代わりに、スチールリング32がハブ7とともに回転し、接触ブラシによって追加のHVケーブルに接続されていてもよい。この場合、図3では、高電圧ケーブル12aは追加のHVケーブルとみなされ、HVケーブル12bはブレード引き下げ導体に接続されるHVケーブルとみなされる。
図4に、複数の高電圧ケーブルの第2の端部を互いに、および、接触ブラシに接続する一例を概略的に示す。第1の高電圧ケーブル41は、第1のブレード8の1つ以上の雷受容体に接続されている。第2の高電圧ケーブル42は、第2のブレード8の1つ以上の雷受容体に接続されている。第3の高電圧ケーブル43は、第3のブレード8の1つ以上の雷受容体に接続されている。3つのHVケーブル41、42、43は互いに環状HVケーブル44に接続されている。
環状HVケーブル44は2つの接触ブラシ17a、17bを具えている。図4では、第1の接触ブラシ17aは、第2のHVケーブル42の環状HVケーブル44への接点と、第3のHVケーブル43の環状HVケーブル44への接点と、の間に配置されている。第2の接触ブラシ17bは、第3のHVケーブル43の環状HVケーブル44への接点と、第1のHVケーブル41の環状HVケーブル44への接点と、の間に配置されている。HVケーブル41、42、43、44は、接触ブラシ17a、17bによってスチールリング32に接続可能である。
図5に、2つのスリップリング51、52の間の電気的な接続を概略的に示す。スリップリング接続53は、第1のスリップリング51と第2のスリップリング52とを接続する。スリップリング接続53は高電圧ケーブル接続54を具えている。
本願明細書において「接続する」「接続された」という用語は、他に記載がない限り電気的な接続を意味する。電気的な接続は、それぞれの部品の間で直接的に達成されたり、あるいは、導通される1つ以上の他の部品を介して間接的に達成される。

Claims (13)

  1. 避雷システムを具える風力タービン(1)であって、前記避雷システム
    少なくともつの絶縁高電圧ケーブル(41、42、43)と、
    前記少なくとも3つの絶縁高電圧ケーブル(41、42、43)を互いに接続する環状の絶縁高電圧ケーブル(44)と、
    ピックアップユニット(14)と、
    追加の絶縁高電圧ケーブル(12b)と、
    を具え、
    前記少なくともつの絶縁高電圧ケーブル(41、42、43)は、雷受容体および前記ピックアップユニット(14)に電気的に接続され、
    前記ピックアップユニット(14)は、前記追加の絶縁高電圧ケーブル(12b)によって電気接地部材(5、6)に電気的に接続され、
    前記少なくとも3つの絶縁高電圧ケーブル(41、42、43)は、スリップリング(31)および接触ブラシ(17)によって前記ピックアップユニット(14)に電気的に接続され、
    第1の接触ブラシ(17a)は、第2の絶縁高電圧ケーブル(42)の前記環状の絶縁高電圧ケーブル(44)への接点と、第3の絶縁高電圧ケーブル(43)の前記環状の絶縁高電圧ケーブル(44)への接点と、の間に配置され、
    第2の接触ブラシ(17b)は、第3の絶縁高電圧ケーブル(43)の前記環状の絶縁高電圧ケーブル(44)への接点と、第1の絶縁高電圧ケーブル(41)の前記環状の絶縁高電圧ケーブル(44)への接点と、の間に配置されている、
    ことを特徴とする風力タービン(1)
  2. 遮蔽装置(13)が前記少なくともつの絶縁高電圧ケーブル(41、42、43)あるいは前記追加の絶縁高電圧ケーブル(12b)の周囲に取り付けられている、あるいは、前記少なくともつの絶縁高電圧ケーブル(41、42、43)あるいは前記追加の絶縁高電圧ケーブル(12b)に直接組み入れられている、
    求項1に記載の風力タービン(1)
  3. 記追加の絶縁高電圧ケーブル(12b)は、スリップリング(31)および/または接触ブラシ(7)および/またはスパークギャップによって前記ピックアップユニット(14)に電気的に接続されている
    求項1または2に記載の風力タービン(1)
  4. 回転軸(26)を具え、前記ピックアップユニット(14)は、前記回転軸(26)に配置されている、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の風力タービン(1)。
  5. 回転軸(26)と、前記回転軸(26)に配置された中央装置(30)と、を具え、
    前記ピックアップユニット(14)は前記中央装置(30)に配置されている
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の風力タービン(1)。
  6. 中央ハブ装置を有するハブ(7)を具え、
    前記ピックアップユニット(14)は前記中央ハブ装置に配置されている
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の風力タービン(1)。
  7. 中央主軸装置を有する主軸(10)を具え、
    前記ピックアップユニット(14)は前記中央主軸装置に配置されている
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の風力タービン(1)。
  8. 前記中央ハブ装置および/または前記中央主軸装置は、少なくとも1つの電気スリップリングおよび/またはハイドロリックユニオンを具える
    請求項6または7に記載の風力タービン(1)。
  9. 少なくとも1つのロータブレード(8)を具え、
    前記少なくとも1つのロータブレード(8)は、前記少なくとも1つの絶縁高電圧ケーブル(12)に接続された雷受容体を有する
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の風力タービン(1)。
  10. 前記ピックアップユニット(14)は、電気的に絶縁されている
    請求項1〜9のいずれか1項に記載の風力タービン(1)。
  11. ハブ(7)および/または主軸(10)および/または中央ハブ装置および/または中央主軸装置を具え、
    前記ピックアップユニット(14)は、前記ハブ(7)および/または前記主軸(10)および/または前記中央ハブ装置および/または前記中央主軸装置から電気的に絶縁されている
    請求項10に記載の風力タービン(1)。
  12. 電気接地部材(5、6)と、
    前記電気接地部材(5、6)に、絶縁高電圧ケーブル(12c)によって電気的に接続された少なくとも1つの避雷針(20)と、
    を具える
    請求項1〜11のいずれか1項に記載の風力タービン(1)。
  13. 前記風力タービン(1)が直接駆動風力タービンである、
    請求項1〜12のいずれか1項に記載の風力タービン(1)。
JP2012105829A 2011-05-03 2012-05-07 風力タービン、風力タービン用の避雷システムおよび風力タービンの部品を落雷から保護するための方法 Expired - Fee Related JP6008567B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11164586.7A EP2520796B1 (en) 2011-05-03 2011-05-03 Lightning protection system for a wind turbine and method for protecting components of a wind turbine against lightning strikes
EP11164586.7 2011-05-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012233482A JP2012233482A (ja) 2012-11-29
JP6008567B2 true JP6008567B2 (ja) 2016-10-19

Family

ID=44653100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012105829A Expired - Fee Related JP6008567B2 (ja) 2011-05-03 2012-05-07 風力タービン、風力タービン用の避雷システムおよび風力タービンの部品を落雷から保護するための方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9181927B2 (ja)
EP (1) EP2520796B1 (ja)
JP (1) JP6008567B2 (ja)
KR (1) KR101895879B1 (ja)
CN (1) CN102767487B (ja)
BR (1) BR102012011618B1 (ja)
CA (1) CA2775627C (ja)
DK (1) DK2520796T3 (ja)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2960217A1 (fr) * 2010-05-24 2011-11-25 Eurocopter France Rotor muni d'un dispositif de protection contre la foudre, et aeronef pourvu dudit rotor
DE102010025546A1 (de) * 2010-06-29 2011-12-29 Suzlon Energy Gmbh Maschinenhausverkleidung
EP2859229B1 (en) 2012-06-08 2019-03-20 Vestas Wind Systems A/S A lightning current transfer unit for a wind turbine
CN102946168B (zh) * 2012-11-20 2014-09-17 北京金风科创风电设备有限公司 永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置
DE102012113075A1 (de) * 2012-12-22 2014-06-26 2-B Energy B.V. Verfahren zur Ableitung der elektrischen Energie eines Blitzschlags bei einer Windenergieanlage und Windenergieanlage
KR200474206Y1 (ko) 2013-09-02 2014-08-29 삼성중공업 주식회사 풍력 발전기
CN103603775B (zh) 2013-11-22 2016-06-01 北京金风科创风电设备有限公司 防雷装置、直驱风力发电机组及其雷电防护方法
US9702255B2 (en) 2013-11-26 2017-07-11 Textron Innovations, Inc. Propeller with lightening strike protection
KR101497451B1 (ko) * 2013-11-29 2015-03-02 삼성중공업 주식회사 풍력발전기의 낙뢰 보호장치
US20150300324A1 (en) * 2014-04-18 2015-10-22 Ashish Bhimrao Kharkar Electromagnetic shielding of a strain gauge in a wind power installation
US10051717B2 (en) 2014-08-08 2018-08-14 Schunk Carbon Technology, Llc Electrostatic noise grounding system for use in a wind turbine and a rotor and wind turbine comprising the same
US10316827B2 (en) 2014-11-11 2019-06-11 General Electric Company Conduit assembly for a lightning protection cable of a wind turbine rotor blade
FR3033217B1 (fr) * 2015-02-27 2017-05-05 Airbus Defence & Space Sas Controle de systeme de protection contre la foudre
US9719495B2 (en) * 2015-05-13 2017-08-01 General Electric Company Lightning protection system for wind turbine rotor blades
EP3339185B1 (de) * 2016-12-21 2019-05-15 Airbus Defence and Space GmbH Luftfahrzeugantriebsvorrichtung sowie damit versehenes luftfahrzeug
US11592006B2 (en) 2017-02-21 2023-02-28 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine comprising a grounding system for transferring lightning current and for providing EMF shielding
CN108571427B (zh) * 2018-04-19 2019-11-26 安徽六和同心风能设备有限公司 一种风力发电机组防雷装置
CN108869201B (zh) * 2018-06-29 2019-08-30 北京金风科创风电设备有限公司 防雷装置和风力发电机组
CN108551080B (zh) * 2018-07-09 2024-04-02 潘海林 雷电引出装置
EP3628864B1 (en) * 2018-09-27 2021-07-21 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine
EP3708828A1 (en) * 2019-03-14 2020-09-16 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S A method for providing a wind turbine blade with lightning protection and a wind turbine blade
CN110131110A (zh) * 2019-05-13 2019-08-16 北京乾源风电科技有限公司 一种用于风力发电机的防雷装置
EP3786451A1 (en) * 2019-08-28 2021-03-03 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine
CN112524164B (zh) * 2020-11-13 2022-03-29 安徽万宝玻璃有限公司 一种玻璃钢化炉用轴承防护机构
EP4063650A1 (en) * 2021-03-24 2022-09-28 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Lightning magnetic flux density reduction in wind turbines
CN113309676B (zh) * 2021-07-12 2021-12-07 深圳普泰电气有限公司 一种风力发电机叶片防雷装置
WO2024120597A1 (en) * 2022-12-09 2024-06-13 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine with a lightning current transfer system

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK173460B2 (da) * 1998-09-09 2004-08-30 Lm Glasfiber As Vindmöllevinge med lynafleder
JP2000265938A (ja) * 1999-03-17 2000-09-26 Hitachi Ltd 風力発電の雷保護システム
DE10022128C1 (de) * 2000-05-06 2001-12-20 Aloys Wobben Windenergieanlage
CN100337026C (zh) * 2002-06-19 2007-09-12 Neg麦康公司 风轮机的雷电防护装置
US7431567B1 (en) * 2003-05-30 2008-10-07 Northern Power Systems Inc. Wind turbine having a direct-drive drivetrain
DK1692395T3 (en) * 2003-11-20 2017-09-11 Vestas Wind Sys As LINE PROTECTION SYSTEM FOR A WINDMILL, PROCEDURE AND APPLICATION
JP4580169B2 (ja) * 2004-02-05 2010-11-10 富士重工業株式会社 風車用分割型ブレード及び風車の耐雷装置
EP1568883B1 (de) * 2004-02-27 2011-11-02 REpower Systems AG Blitzschutzeinrichtung für Windenergieanlagen
US7377750B1 (en) 2004-03-19 2008-05-27 Northern Power Systems, Inc. Lightning protection system for a wind turbine
US7502215B2 (en) * 2005-11-18 2009-03-10 General Electric Company Systems and methods for directing a current
DK178167B1 (da) * 2005-12-02 2015-07-13 Lm Wind Power As Lynsikringssystem til vinge til et vindenergianlæg
JP4969098B2 (ja) * 2005-12-21 2012-07-04 三菱重工業株式会社 風車翼の落雷保護装置、該落雷保護装置の組立方法、該落雷保護装置を備える風車翼、及び該風車翼を備える風車
DE102007052525B4 (de) * 2007-11-01 2009-08-27 Innovative Windpower Ag Vorrichtung zum Ableiten eines Blitzes bei einer Windenergieanlage
US7750490B2 (en) * 2009-08-28 2010-07-06 General Electric Company Method and system for extracting inertial energy from a wind turbine
CN201747532U (zh) * 2010-04-09 2011-02-16 新疆金风科技股份有限公司 一种风力发电机组的防雷保护系统

Also Published As

Publication number Publication date
CA2775627C (en) 2019-07-16
CN102767487A (zh) 2012-11-07
CN102767487B (zh) 2016-12-21
US20120282097A1 (en) 2012-11-08
EP2520796A1 (en) 2012-11-07
EP2520796B1 (en) 2015-08-12
DK2520796T3 (en) 2015-08-24
BR102012011618A2 (pt) 2014-09-02
JP2012233482A (ja) 2012-11-29
US9181927B2 (en) 2015-11-10
KR20120124366A (ko) 2012-11-13
NZ599739A (en) 2013-02-22
BR102012011618B1 (pt) 2021-08-24
CA2775627A1 (en) 2012-11-03
KR101895879B1 (ko) 2018-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6008567B2 (ja) 風力タービン、風力タービン用の避雷システムおよび風力タービンの部品を落雷から保護するための方法
US9157419B2 (en) Lightning protection system for a wind turbine and wind turbine with a lightning protection system
US9752560B2 (en) Wind turbine generator system and lightning protection device thereof
KR20110135350A (ko) 풍력 터빈용 낙뢰 보호 시스템
US9097238B2 (en) Lightning protection for a nacelle of a wind turbine
US11852121B2 (en) Lightning protection for a direct drive wind turbine
JP2006070879A (ja) 風車ブレード用避雷システムを有する風力発電装置
US10051717B2 (en) Electrostatic noise grounding system for use in a wind turbine and a rotor and wind turbine comprising the same
JP2007077889A (ja) 風力発電装置及び風力発電設備
JP5820064B2 (ja) 風力発電所内の迷走電流を回避するための配置体及び方法
JP4931142B2 (ja) 風力発電装置
JP2004300967A (ja) 風車および風車システム
CN211287980U (zh) 一种风力发电机组机舱罩防雷系统
US20240110547A1 (en) A wind turbine comprising a lightning protection system
NZ599739B (en) Lightning protection system for a wind turbine, wind turbine and method for protecting components of a wind turbine against lightning strikes

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150311

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160311

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160815

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160913

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6008567

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees