KR20080069703A - 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치 - Google Patents

윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20080069703A
KR20080069703A KR1020087015024A KR20087015024A KR20080069703A KR 20080069703 A KR20080069703 A KR 20080069703A KR 1020087015024 A KR1020087015024 A KR 1020087015024A KR 20087015024 A KR20087015024 A KR 20087015024A KR 20080069703 A KR20080069703 A KR 20080069703A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
blade
receptor
base plate
lightning
protection device
Prior art date
Application number
KR1020087015024A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101141845B1 (ko
Inventor
신지 아리나가
마사아끼 시바따
노부야스 나까무라
다까또시 마쯔시따
가즈히사 쯔쯔미
다까오 구로이와
도시유끼 히라노
가이 가리꼬미
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Publication of KR20080069703A publication Critical patent/KR20080069703A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101141845B1 publication Critical patent/KR101141845B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G13/00—Installations of lightning conductors; Fastening thereof to supporting structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/30—Lightning protection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0658—Arrangements for fixing wind-engaging parts to a hub
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G13/00—Installations of lightning conductors; Fastening thereof to supporting structure
    • H02G13/40—Connection to earth
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G13/00—Installations of lightning conductors; Fastening thereof to supporting structure
    • H02G13/80—Discharge by conduction or dissipation, e.g. rods, arresters, spark gaps
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/49336—Blade making
    • Y10T29/49337—Composite blade

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)
  • Wind Motors (AREA)
  • Elimination Of Static Electricity (AREA)

Abstract

본 발명은 블레이드 형상이 작은 특히, 블레이드의 첨단부 부분에 장착되는 리셉터를 구비하고 용이하게 조립되도록 간단한 구조를 갖는 팁 리셉터 조립체와, 블레이드 상을 타격하는 낙뢰 시에 블레이드의 공기 압력 증가에 대한 효율적인 대응책을 보이도록 블레이드의 외부면에 설치된 리셉터를 구비한 중간 리셉터 조립체를 포함하는 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치를 제공하고, 낙뢰 전류는 블레이드의 내부, 윈드밀 본체 및 바이패스 브러쉬를 통해 놓인 도선과 같은 접속 기기를 통해 리셉터로부터 지면으로 방전되고, 전기 도전성 재료로 형성되고 도선에 연결된 베이스 플레이트가 블레이드에 매립되고, 리셉터는 블레이드의 외부면에 노출되어 베이스 플레이트에 고정되며 지지되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 낙뢰 보호 장치를 조립하는 방법을 제안한다.
Figure P1020087015024
베이스 플레이트, 낙뢰 보호 장치, 리셉터, 바이패스 브러쉬, 윈드밀 블레이드, 도선

Description

윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치 {LIGHTNING PROTECTION DEVICE OF WINDMILL BLADE}
본 발명은 윈드밀 블레이드의 내측 및 윈드밀 본체부를 삽통한 도전체 또는 바이패스 브러쉬와 같은 연결 기기를 통해 리셉터로부터 지면으로 방전되는 낙뢰 전류와, 블레이드의 외부면에 부착된 낙뢰용 리셉터를 구비한 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치와, 낙뢰 보호 장치를 조립하는 방법에 관한 것이다.
윈드밀 블레이드 상을 타격하는 낙뢰로부터 전체 윈드밀 장치 또는 윈드밀 터빈 블레이드를 보호하는 수단으로써, 예를 들어, 특허 문헌1(PCT-WO2004/111686A1) 또는 특허 문헌2(PCT-WO2005/026538A1)에는 블레이드의 외부면에 부착된 낙뢰용 리셉터를 구비한 낙뢰 보호 장치가 제시되어 있고, 리셉터에 타격하는 낙뢰에 의해 야기되는 낙뢰 전류는 블레이드의 내부, 로터 헤드, 메인 샤프트, 타워 및 윈드밀 장치의 본체부 등을 통해 연장되는 도전체를 통해 지면에 유도된다.
특허 문헌1에 개시된 기술에서, 낙뢰용 리셉터는 첨단부 부분으로부터 블레이드의 길이 방향을 따라 윈드밀 블레이드의 외부면의 몇몇 위치에 배치되고, 리셉터로부터의 낙뢰 전류는 블레이드의 내부 및 윈드밀 본체를 삽통한 도선을 통해 지 면으로 방전된다.
특허 문헌2에 개시된 기술에서는, 낙뢰용 리셉터는 낙뢰가 그곳을 타격하도록 하기 위해 블레이드의 소정의 섹션에서 볼 때 블레이드의 등측 외피와 배측 외피의 외부면에 노출되고, 리셉터는 리셉터로부터의 도선이 다운 도전체에 연결되면서 스크루에 의해 등측 외피와 배측 외피의 후방면에 각각 고정된다.
그러나, 특허 문헌1에 개시된 기술은 첨단부로부터 블레이드의 길이 방향을 따라 몇몇 위치에 배치된 낙뢰용 리셉터로부터의 낙뢰 전류가 블레이드의 내부 및 윈드밀 본체에 삽통되는 도선을 통해 지면에 방전되는 구성에 관한 것이고, 특허 문헌2에 개시된 기술은 리셉터가 스크루에 의해 등측 외피와 배측 외피의 후방면에 각각 고정되면서 낙뢰가 그곳을 타격하도록 하기 위해 낙뢰용 리셉터가 블레이드의 등측 외피와 배측 외피에 노출되는 구성에 관한 것이지만, 양 특허 문헌은 블레이드 등에 낙뢰가 타격될 때 블레이드 내부에 유도되는 압력 증가에 대한 대응책과 작은 에어포일 형상을 갖는 블레이드의 첨단부 부분에 리셉터를 조립하는 효율적인 방법을 개시하지 않는다.
본 발명은 종래 기술 고유의 상술된 문제점을 고려하여 고안되었고, 따라서, 본 발명의 목적은 작은 에어포일 형상을 가진 블레이드의 첨단부 부분에 부착되도록 형성된 리셉터의 용이한 조립을 허용하고 블레이드에 낙뢰의 타격시 블레이드 내부에 유도되는 압력 증가에 대한 효율적인 대응책을 가질 수 있는 간단한 구조물을 구비한 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치를 제공하는 것이고, 본 발명의 다른 목적은 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치를 조립하는 방법을 제공하는 것이다.
결국, 본 발명에 따르면, 블레이드의 외부면에 부착된 낙뢰용 리셉터를 구비하고 리셉터로부터의 낙뢰 전류가 블레이드의 내부와 윈드밀 본체를 통해 삽입된 도선 또는 바이패스 브러쉬와 같은 접속 기기를 통해 지면으로 방전되는 윈드밀 터빈 블레이드의 낙뢰 보호 장치가 제공되고, 전기 도전성 재료로 형성되어 도선에 접속되는 베이스 플레이트가 블레이드에 매립되고 리셉터를 블레이드의 외부면에 노출시켜서 베이스 플레이트에 고정 지지하는 구성을 갖는 리셉터 조립체를
는 구성을 갖는 리셉터 조립체가 블레이드의 외부면에 노출되고 베이스 플레이트에 고정되어 지지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 바람직하게는 접착제가 베이스 플레이트의 주연부를 포함하여 리셉터 조립체 근처의 블레이드의 내부 공간에 충전된다. 접착제에 대해서, 바람직하게는 메타크릴레이트 그룹 접착제가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상술된 바와 같이 구성된 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치 조립 방법이 제공되고, 블레이드의 외부면에 낙뢰용 리셉터가 설치되고 낙뢰 전류가 블레이드의 내부와 윈드밀 본체를 관통하는 도선 또는 바이패스 브러쉬와 같은 접속 기기를 통해 지면으로 유도되는 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치 조립 방법에 있어서, 전기 도전성 재료로 형성되고 도선에 연결된 베이스 플레이트를 블레이드 내부에 삽입하는 단계와, 베이스 플레이트를 블레이드에 고정하기 위해 블레이드의 외피와 베이스 플레이트 사이에 접착제를 충전시키는 단계와, 블레이드의 외피와 접착제를 관통하는 리셉터 삽입 구멍을 형성하는 단계와, 리셉터를 리셉터 삽입 구멍에 삽입하여 리셉터를 베이스 플레이트에 고정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 낙뢰용 리셉터가 전기 도전성 재료로 형성되고 리셉터 조립체를 이루도록 블레이드에 매립된 베이스 플레이트에 고정되어 지지되고 접지 와이어는 베이스 플레이트에 접속되기 때문에, 그 구조는 매우 간단해질 수 있고, 낙뢰용 리셉터가 단일 구조물을 이루도록 베이스 플레이트에 고정되어 지지되기 때문에, 블레이드에 리셉터를 조립하는 것 또한 간단해질 수 있다.
또한, 리셉터 조립체의 단일체가 블레이드의 중간 부분 또는 첨단부 부분과 같이 낙뢰가 야기될 수 있는 부분에 선택적으로 설치될 수 있다.
또한, 베이스 플레이트의 주연부를 포함하여 리셉터 조립체 근처의 블레이드 내부 공간에 접착제를 충전시킴으로써, 내부 공간의 공기는 접착제로 대체될 수 있고, 이에 따라, 블레이드 위로 타격하는 낙뢰 시에 내부의 공기 팽창으로 인한 내부 공간에 공기 압력이 증가하는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라, 내부 공간에서 공기 압력의 증가에 의해 야기되는 블레이드의 파손이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 블레이드의 배측 외피와 등측 외피가 접착제의 매개체를 통해 서로 결합될 수 있기 때문에, 이에 의해서 블레이드의 강도를 향상시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명은 바람직하게 다음의 구조를 가질 수 있다.
(1) 상술된 리셉터 조립체는 블레이드의 첨단부 부분에 구비된다.(청구항 제3항) 이 경우에, 리셉터 조립체는 바람직하게 블레이드의 길이 방향으로 블레이드에 매립된 메인 비임보다 블레이드의 첨단부 근처에 위치된다.(청구항 제4항)
강도 유지가 필요하지 않기 때문에 메인 비임 프레임이 존재하지 않는 블레이드의 첨단부 부분에 리셉터 조립체가 제공되는 구조로, 리셉터 조립체는 블레이드 내에 용이하게 매립될 수 있고, 이에 따라 기존의 블레이드에서도 리셉터 조립체를 간단히 장착할 수 있다.
(2) 상술된 리셉터 조립체에서, 상술된 리셉터는 각각의 측에 하나 이상의 리셉터를 설치하여 블레이드의 배측과 등측 양쪽에 배치된 하나의 디스크식 리셉터이고, 블레이드의 배측 상의 리셉터는 블레이드의 외부면에서 블레이드의 등측 상의 리셉터로부터 시프트되어 상술된 베이스 플레이트에 고정된다.
이러한 구조로, 리셉터가 블레이드의 외부면 상에서 서로 시프트되도록 리셉터 조립체를 배치함으로써, 블레이드의 첨단부 부분과 같이 배측 외피와 등측 외피 사이에 작은 치수를 갖는 얇은 블레이드의 부분에서도, 리셉터 조립체는 블레이드의 배측과 등측 양쪽에 용이하게 설치될 수 있다.
(3) 리셉터 조립체는 블레이드의 첨단부 부분에 구비되고, 베이스 플레이트 외주연부를 포함하여 리셉터 조립체 근처의 내부 공간에 접착제가 충전되면서 접착제로 충전된 부분 이외의 블레이드의 부분 중 내부 공간에 발포 우레탄 수지가 충전된다. (청구항 제6항)
블레이드의 내부 공간이 (첨단부 부분에서) 접착제와 (첨단부 부분 이외에서) 블레이드의 전체 길이에 걸쳐 우레탄 수지로 충전되는 구조로, 블레이드(1) 상을 타격하는 낙뢰 시에 블레이드의 내부 공간의 공기 압력 증가 및 공기 팽창의 발생 및 이에 의해 야기되는 블레이드의 파손을 방지하는 효과를 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 리셉터 조립체는 블레이드에 매립되고 전기 도전성 재료로 형성된 베이스 플레이트에 낙뢰용 리셉터를 고정시켜 지지하여 형성되면서 베이스 플레이트는 접지 도선에 연결되고, 이에 따라, 리셉터 조립체의 구조가 매우 간단해질 수 있다. 또한, 낙뢰용 리셉터가 단일체로 형성되도록 베이스 플레이트에 고정되고 지지되기 때문에, 리셉터 조립체는 블레이드(1)에 용이하게 조립될 수 있다. 또한, 리셉터 조립체가 블레이드의 임의의 선택적 부분, 즉, 낙뢰가 야기될 수 있는 블레이드의 첨단부 부분, 중간 부분 등에 설치될 수 있어서, 이에 따라 그 취급을 만족스럽도록 쉽게 할 수 있다.
더욱이, 베이스 플레이트의 주연부를 포함하여 리셉터 조립체 근처에서 블레이드의 내부 공간에 접착제를 충전함으로써, 블레이드 상을 타격하는 낙뢰 시에 내부 공간의 공기 팽창에 의해 야기되는 블레이드의 내부 공간의 공기 압력이 증가되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 블레이드의 내부 공간에서 공기 압력의 증가에 의해 야기되어 블레이드가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도1a 내지 도1b는, 도1a(도2의 Z부분의 확대도)가 블레이드 낙뢰 보호 장치의 첨단부 부분을 도시한 부분 확대 단면도이고, 도1b가 도1a의 A-A를 따르는 단면도인 본 발명의 실시예에서 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치를 도시한 도면이다.
도2는 상술된 실시예에서 전체 단일 블레이드를 도시한 측면도이다.
도3은 도2에서 B-B 선을 따르는 단면도이다.
도4는 본 발명에 따른 낙뢰 보호 장치를 갖춘 윈드밀을 도시한 개략적인 측면도이다.
첨부된 도면에 도시된 본 발명의 실시예가 이하에서 상세히 설명된다. 본 실시예에서 설명된 부품 부분의 치수, 재료, 형상 및 상대적인 배치는 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니고, 단지 예시적인 것이다.
본 발명에 따른 낙뢰 보호 장치를 갖춘 윈드밀을 도시한 개략적인 측면도인 도4를 참조하면, 로터 헤드(2), 로터 헤드(2)의 외주연부에 부착된 복수의 블레이드(1), 로터 헤드(2)의 출력 샤프트를 구성하는 메인 샤프트(3), 메인 베어링(4), 발전기(8), 발전기(8)의 정격 속도까지 로터 헤드(2)의 속도를 증가시키는 증속 기어(5), 증속 기어(5)를 발전기(8)와 결합시키기 위한 커플링(6), 나셀(7), 나셀(7)을 지지하기 위한 나셀 베드 패널(7a), 및 지면에 직립하여 설치된 타워(9)를 도시한다.
더욱이, 타워(9)와 나셀 베드 패널(7a) 사이에 개재된 요 피봇 베어링(10), 로터 헤드(2)에 블레이드(1)를 지지하기 위한 블레이드 피봇 베어링(11)을 도시한다.
더욱이, 블레이드(1) 각각의 첨단부 부분에 부착된 낙뢰 팁 리셉터 조립체(100), 메인 샤프트 베어링용 바이패스 브러쉬(24)와 블레이드 피봇 베어링용 바이패스 브러쉬(23)를 경유하여 바이패스 도선(22)에 연결된 팁 리셉터 조립체(100)로부터의 도선을 합체하며, 바이패스 도선(22)은 접지된 타워(9)에 연결된다.
본 발명은 도4에 도시된 윈드밀의 윈드밀 낙뢰 보호 장치 및 낙뢰 보호 장치를 조립하는 방법에 관한 것이다.
도1a는 본 발명의 실시예에서 윈드밀 블레이드의 첨단부 부분을 도시한 부분 확대된 단면도(도2의 Z부분의 확대도)이고, 도1b는 도1a의 선 A-A를 따르는 단면도이다. 도2는 블레이드를 단일체로 도시한 측면도이고 도3은 도2의 선 B-B를 도시한 단면도이다.
도2를 참조하면, 팁 리셉터 조립체(100)는 블레이드(1)의 첨단부 부분에 장착되고, 중간 리셉터 조립체(40)는 블레이드(1)의 중간 부분에 장착된다. 보강 프레임(41)은 블레이드(1)의 뿌리부로부터 블레이드(1)의 길이 방향으로 연장되어 블레이드(1)에 매설된다. 블레이드(1)는 배측 외피(1b)와 등측 외피(1a)를 갖는다.
더욱이, 상술된 다운 커넥터(21)는 팁 리셉터 조립체(100)와 중간 리셉터 조립체(40) 각각의 출구 단부로 작용하는 베이스 플레이트(30)(도1 참조, 상세히는 후술됨)에 연결되고, 블레이드(1)의 내부에 블레이드(1)의 뿌리부를 향해서 배선되어서 전기적으로 도전성 재료로 이루어진 블레이드(1)의 바닥부의 (도시되지 않은) 상부 패널에 접속되고, 바이패스 도선(22)은 상부 패널에 접속된다.
블레이드(1)의 중간 리셉터 조립체(40)의 부착 형상을 도시한 도3을 참조하면, 중간 리셉터 조립체(40)의 리셉터는 스테인레스 스틸(또는 임의의 다른 전기 도전성 재료)로 형성되고, 낙뢰를 수용하도록 배측 외피(1b)와 등측 외피(1a)의 외부에 노출되며, 볼트에 의해 배측 외피(1b)와 등측 외피(1a)의 후방면에 고정된다. 중간 리셉터는 도선(40a)의 중간을 통해 다운 커넥터(21)에 접속되어 있다. (후술 되는) 발포 우레탄 수지(39)가 도시된다.
팁 리셉터 조립체(100)를 상세히 도시한 도1a 및 도1b를 참조하면, 블레이드의 첨단부 상을 타격하는 낙뢰용의 블레이드(1)의 첨단부의 정점면에 설치된 로드 리셉터(32), 블레이드의 첨단부 부분의 대향 측면 상을 타격하는 낙뢰용의 첨단부 부분의 대향 측면에 부착된 디스크 리셉터(31a, 31b)가 도시된다. 로드 리셉터(32)는 Cu-W 합금으로 형성되는 것이 바람직하고, 디스크 리셉터(31a, 31b)는 스테인리스 스틸로 형성되는 것이 바람직하지만 양쪽 모두 전기 도전성 재료로 형성될 수 있다.
베이스 플레이트(30)는 전기 도전성 재료로 형성되고, 블레이드(1)의 첨단부 부분의 내면에 매립된다. 도1a에 도시된 바와 같이, 로드 리셉터(32)는 로드(32a)에 의해 블레이드(1) 첨단부 부분 측의 베이스 플레이트(30)에 고정되고, 도1b에 도시된 바와 같이 디스크 리셉터(31a, 31b)는 고정되도록 하기 위해 베이스 플레이트(30)의 대향 측 부분(나사부(38a, 38b)로 언급됨)에 각각 나사고정된다. 도1a에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(30)는 접속 단자부(36)의 중간을 통해 다운 커넥터(21)에 접속된다. 더욱이, 다운 커넥터(21)는 FRP 체결구(35)에 의해 보유된다.
도1b에 도시된 바와 같이, 로드 리셉터(32)와 디스크 리셉터(31a, 31b) 양측이 베이스 플레이트(30)에 고정되는 리셉터 조립체에 대해서, 접착제(37)는 베이스 플레이트(30) 주위의 등측 외피(1a)와 배측 외피(1b)의 내측에 충전되고, 이에 따라, 베이스 플레이트(30)는 블레이드(1)에 위치되어 고정된다.
상술된 구성으로, 접착제(37)를 베이스 플레이트(30)의 주연부를 포함하는 리셉터 조립체 근처에 있는 블레이드(1)의 내부 공간에 충전시킴으로써, 내부 공간의 공기는 접착제(37)로 대체되도록 배치되고, 이에 따라, 블레이드(1)를 타격하는 낙뢰가 발생할 때 내부 공간의 공기의 팽창으로 인한 내부 공간의 공기 압력이 증가되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 내부 공간의 공기 압력의 증가에 의해 야기되는 블레이드 파손의 발생을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 블레이드의 배측 외피(1b)와 등측 외피(1a)가 접착제(37)의 중간을 통해 함께 접합되어 있어서, 이에 따라, 블레이드(1)의 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 도1b에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(30)의 대향측 부분 안으로 나사고정된 리셉터 조립체의 좌우측 디스크 리셉터(31a, 31b)는 베이스 플레이트(30)에 나사식으로 고정되어 있고, 블레이드(1)의 현방향으로 서로 시프트되어 있다.
디스크 리셉터(31a, 31b)가 블레이드(1)의 외측면을 따라 시프트된 이러한 구성으로, 디스크 리셉터(31a, 31b)는 배측 외피(1b)와 등측 외피(1a) 사이에 작은 치수를 갖는 블레이드 끝부분과 같이 얇은 블레이드 두께 부분에서도 블레이드(1)의 배측과 등측 양쪽에 용이하게 설치될 수 있다.
또한, 도2에 도시된 바와 같이, 이러한 구성에서는, 팁 리셉터 조립체(100)가 메인 비임 프레임(41)보다 블레이드(1)의 첨단부에 더 근접하게 구비되기 때문에, 팁 리셉터 조립체(100)는 메인 비임 프레임(41)이 없어 강도의 유지가 필요없는 블레이드(1)의 첨단부 부분에 제공된다. 따라서, 팁 리셉터 조립체(100)의 베 이스 플레이트(30)는 블레이드(1)에 용이하게 매립될 수 있고, 이에 따라, 팁 리셉터 조립체(100)는 그에 부가적으로 낙뢰 보호 장치를 갖지 않은 기존의 블레이드에 용이하게 부착될 수 있다.
이러한 구성으로, 도1a에 도시된 바와 같이, 팁 리셉터 조립체(100)는 블레이드(1)의 첨단부 부분에 구비되고 접착제(37)는 팁 리셉터 조립체(100) 근처의 베이스 플레이트(30) 주위 내부 공간에 충전되고, 발포 우레탄 수지(39)는 접착제(37)가 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 충전되는 부분을 제외하고 블레이드의 내부 공간에 충전된다.
이러한 구성으로, (첨단부 부분의) 접착제(37)와 (첨단부 부분 이외의) 발포 우레탄 수지(39)는 블레이드의 전체 길이에 걸쳐서 블레이드의 내부 공간에 충전되고, 블레이드(1) 위로 타격하는 낙뢰 시에 블레이드(1)의 내부 공간에 공기 팽창과 공기 압력의 증가 및 이로 인해 야기되는 블레이드의 파손을 방지한다.
낙뢰에 의한 블레이드의 파손은 연소에 의해서 뿐만 아니라 블레이드 내부의 전기 방전에 의해 가열됨으로써 팽창되는 블레이드의 공기 압력의 증가에 의해서 야기될 수 있다. 또한, 이 경우에, 결로로 인해 블레이드 내부로 관통되는 수분이 존재하면, 가열에 의해 액체에서 기체로의 상변화로 인해 공기 압력의 증가가 가속되고, 따라서, 블레이드는 바람직하게 공기(기체)와 습기가 가능한 블레이드 내부 공간으로부터 교체되는 방식으로 형성된다. 또한, 발포 우레탄은 충전 재료로써 사용되고, 블레이드의 중량이 과도하게 증가되는 것을 방지할 수 있고, 블레이드에 불가피하게 존재하는 공기가 다수의 부분으로 분할되기 때문에 낙뢰에 의해 야기되 는 전기 방전의 발생으로 영향받는 다수의 부분은 매우 작아질 수 있고, 따라서, 압력이 증가되어도 그 압력은 블레이드의 강도 한계를 초과하지 않는다.
상술된 바와 같이 구성된 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치를 조립시에, 다운 커넥터(21)에 접속된 베이스 플레이트(30)는 블레이드(1)의 내부 공간에 삽입되고, 접착제(37)가 베이스 플레이트(30)외 외부 외피(1a, 1b) 사이에 충전되고 그 후 베이스 플레이트(30)가 블레이드에 고정되도록 경화된다.
그 후, 리셉터 삽입 구멍은 외부 외피(1a, 1b)와 접착제(37)를 관통해서 형성되고, 로드 리셉터(32)와 디스크 리셉터(31a, 31b)는 리셉터 삽입 구멍에 삽입되어 베이스 플레이트(30)에 고정된다.
상술된 바와 같이, 상술된 실시예를 참조하면, 낙뢰에 대한 대응책용의 디스크 리셉터(31a, 31b) 및 로드 리셉터(32)는 고정되어 팁 리셉터 조립체(리셉터 조립체)(100)를 구성하도록 블레이드(1)에 매립되고 전기 도전성 재료로 형성된 베이스 플레이트(30)에 지지되고, 베이스 플레이트(30)는 도선(21)을 합체시킨 다운 커넥터(21)에 접속되고, 이에 따라, 낙뢰 보호 장치의 구성이 매우 간단하다. 또한, 로드 리셉터(32)와 디스크 리셉터(31a, 31b)가 단일체를 형성하도록 고정되어 베이스 플레이트(30)에 지지되기 때문에, 낙뢰 보호 장치를 블레이드(1)에 조립하는 것이 용이해질 수 있다.
또한, 리셉터 조립체의 유닛(리셉터 조립체)(100)은 낙뢰가 야기될 수 있는 첨단부 부분과 중간 부분에 선택적으로 설치될 수 있고 그 취급성이 만족스러워질 수 있다.
본 발명에 따르면, 블레이드의 형상이 특히 작은 블레이드의 단부 부분에 장착되도록 형성된 리셉터가 용이하게 조립될 수 있고, 또한, 블레이드 위로 타격하는 낙뢰에 의해 야기되는 블레이드의 압력 증가에 대한 효율적인 대응책을 실시할 수 있는 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치 및 낙뢰 보호 장치를 조립하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 블레이드의 외부면에 낙뢰용 리셉터가 설치되고 리셉터로부터의 낙뢰 전류가 블레이드의 내부를 통해 삽입된 도선 또는 바이패스 브러쉬와 같은 접속 기기를 통해 유도되어 그 후 지면으로 방전되는 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치에 있어서, 전기 도전성 재료로 형성되어 도선에 접속되는 베이스 플레이트가 블레이드 내부에 매립되고 리셉터를 블레이드의 외부면에 노출시켜서 베이스 플레이트에 고정 지지하여 이루어지는 리셉터 조립체를 구비하는 것을 특징으로 하는 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치.
  2. 제1항에 있어서, 블레이드의 주연부를 포함하는 리셉터 조립체 근처의 블레이드의 내부 공간에 접착제가 충전되는 것을 특징으로 하는 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 리셉터 조립체는 블레이드의 첨단부 부분에 구비되는 것을 특징으로 하는 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 리셉터 조립체는 블레이드의 길이 방향으로 블레이드에 매립된 메인 비임보다 블레이드의 첨단부 근처에 구비되는 것을 특징으로 하는 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리셉터 조립체는 각각의 측에 하나 이상의 리셉터를 설치하여 블레이드의 배측과 등측 상에 배치된 디스크식 리셉터로 구성되고, 상기 리셉터는 블레이드의 외부면에 배측과 등측 양쪽 상에서 서로 위치적으로 시프트되어 베이스 플레이트에 고정되는 것을 특징으로 하는 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 리셉터 조립체는 블레이드의 첨단부 부분에 구비되고, 상기 리셉터 조립체 근처의 베이스 플레이트 주위의 첨단부 부분의 내부 공간에 접착제가 충전되고, 상기 접착제가 충전된 부분 이외의 내부 공간에 발포 우레탄 수지가 충전되는 것을 특징으로 하는 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치.
  7. 블레이드의 외부면에 낙뢰용 리셉터가 설치되고 낙뢰 전류가 블레이드 또는 윈드밀 본체를 통해 삽입된 도선 또는 바이패스 브러쉬와 같은 접속 기기를 통해 지면으로 방전되는 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치 조립 방법에 있어서,
    전기 도전성 재료로 형성되고 도선에 연결된 베이스 플레이트를 블레이드 내부에 삽입하는 단계와, 베이스 플레이트를 블레이드에 고정하기 위해 블레이드의 외부 외피와 베이스 플레이트 사이에 접착제를 충전시키는 단계와, 외부 외피와 접착제를 관통하는 리셉터 삽입 구멍을 형성하는 단계와, 상기 리셉터를 상기 리셉터 삽입 구멍에 삽입하여 상기 리셉터를 상기 베이스 플레이트에 고정하는 단계를 포 함하는 것을 특징으로 하는 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치 조립 방법.
KR1020087015024A 2005-12-21 2006-12-19 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치 KR101141845B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005368667A JP4969098B2 (ja) 2005-12-21 2005-12-21 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
JPJP-P-2005-00368667 2005-12-21
PCT/JP2006/325682 WO2007072961A1 (ja) 2005-12-21 2006-12-19 風車翼の落雷保護装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080069703A true KR20080069703A (ko) 2008-07-28
KR101141845B1 KR101141845B1 (ko) 2012-05-11

Family

ID=38188729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087015024A KR101141845B1 (ko) 2005-12-21 2006-12-19 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8133031B2 (ko)
EP (1) EP1965076B1 (ko)
JP (1) JP4969098B2 (ko)
KR (1) KR101141845B1 (ko)
CN (1) CN101341334B (ko)
AU (1) AU2006328296B2 (ko)
CA (1) CA2633611C (ko)
WO (1) WO2007072961A1 (ko)

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK200600653A (da) * 2006-05-09 2007-11-10 Vestas Wind Sys As Lynbeskyttelsesanlæg til en vindmöllevinge, og fremgangsmåde til fremstilling af en vindmöllevinge med et lynbeskyttelsessystem
US8182227B2 (en) * 2008-02-01 2012-05-22 General Electric Company Wind turbine blade with lightning receptor
ES2377669T3 (es) * 2008-07-02 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Pala de turbina eólica con receptor de rayos y método para proteger la superficie de una pala de turbina eólica
DE102009017824B4 (de) * 2009-04-20 2011-03-17 Suzlon Energy Gmbh Übertragungsvorrichtung für eine Windturbine
US8376708B2 (en) * 2009-06-30 2013-02-19 General Electric Company Drivetrain system for a wind turbine generator and method of assembling the same
BR112012013822A2 (pt) * 2009-12-09 2016-05-03 Siemens Ag sistema de proteção contra raios para uma turbina eólica e turbina eólica com um sistema de proteção contra raios
CN102472254A (zh) 2009-12-24 2012-05-23 三菱重工业株式会社 风车叶片以及具备该风车叶片的风力发电装置
JP5346832B2 (ja) 2010-02-04 2013-11-20 株式会社日本製鋼所 風力発電用ブレードの避雷構造
CN101832234B (zh) * 2010-03-26 2012-06-20 烟台玛斯特防雷设备有限公司 一种风力发电机组叶片直击雷防护装置
JP5158730B2 (ja) 2010-06-30 2013-03-06 株式会社日本製鋼所 風力発電用ブレードの避雷構造
EP2596239A4 (en) * 2010-07-23 2014-06-25 Erico Int Corp RECEIVER FOR WHEEL BLADE PROTECTION AGAINST LIGHTNING
EP2444658B1 (en) * 2010-10-21 2016-10-19 Siemens Aktiengesellschaft Method to retrofit a blade of a wind turbine
US20110243737A1 (en) * 2011-03-03 2011-10-06 General Electric Company Method and system for securing lighting protection cables in a wind turbine rotor blade
ES2396909B1 (es) * 2011-04-08 2014-01-07 Antonio Claveria Canal Pararrayos desionizante de carga electrostática para protección de las palas de aerogeneradores eólicos
DK2520796T3 (en) * 2011-05-03 2015-08-24 Siemens Ag Lightning protection system for a windmill and method for protecting components of a windmill against lightning
JP2012237208A (ja) * 2011-05-10 2012-12-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風車
JP5726860B2 (ja) * 2011-12-09 2015-06-03 三菱重工業株式会社 風車翼
US20190195203A1 (en) * 2011-12-09 2019-06-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine blade for a wind turbine
JP5730408B2 (ja) * 2011-12-09 2015-06-10 三菱重工業株式会社 風車翼および風力発電装置
JP5546624B2 (ja) * 2011-12-09 2014-07-09 三菱重工業株式会社 風車翼
JP5896417B2 (ja) * 2012-09-06 2016-03-30 株式会社日本製鋼所 風力発電用ブレード
US8876482B2 (en) * 2012-09-11 2014-11-04 United Technologies Corporation Electrical grounding for blade sheath
DE102013107296B4 (de) 2013-07-10 2015-03-19 Senvion Se Rotorblatt mit Blitzableiter
GB2519331A (en) * 2013-10-17 2015-04-22 Vestas Wind Sys As Improvements relating to lightning protection systems for wind turbine blades
GB2519332A (en) * 2013-10-17 2015-04-22 Vestas Wind Sys As Improvements relating to lightning protection systems for wind turbine blades
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
ES2610980T3 (es) * 2014-04-10 2017-05-04 Nordex Energy Gmbh Módulo de correa para una pala de rotor de la instalación de energía eólica
DK2930357T3 (en) 2014-04-10 2018-10-01 Nordex Energy Gmbh Rotor blade for wind energy systems and with a lightning conductor base
WO2016022150A1 (en) 2014-08-08 2016-02-11 Schunk Graphite 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
EP3218596B1 (en) 2014-11-14 2022-10-26 Polytech A/S A fully insulated tip unit for a lightning protection system for a wind turbine blade and a wind turbine blade comprising the same
ES2589185B1 (es) * 2015-05-08 2017-09-18 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Sistema pararrayos para palas de aerogeneradores con componentes estructurales conductores
ES2592323B1 (es) 2015-05-26 2017-09-18 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Receptor de rayos para una pala de aerogenerador
USD803163S1 (en) 2016-05-13 2017-11-21 Erico International Corporation Tip receptor mount for lightning protection systems
US10344743B2 (en) 2016-05-13 2019-07-09 Erico International Corporation Lightning protection system and method for wind turbine blades
DE102016116144A1 (de) 2016-08-30 2018-03-01 Nordex Energy Gmbh Blitzschutzeinrichtung für ein Windenergieanlagenrotorblatt
DK3339633T3 (da) * 2016-12-22 2021-02-22 Nordex Energy Se & Co Kg Fremgangsmåde til fremstilling af en potential-udligningsforbindelse på et vind-energianlæg-rotorblad
DK3339632T3 (da) 2016-12-22 2021-05-25 Nordex Energy Se & Co Kg Tilslutnings- og fastgørelsesenhed for en lynreceptor til integration i et vindturbine-rotorblad
US10830214B2 (en) * 2017-03-22 2020-11-10 General Electric Company Method for securing a lightning receptor cable within a segmented rotor blade
EP3596337A1 (en) * 2017-05-09 2020-01-22 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Lightning protection system for a wind turbine blade
CN107420272B (zh) * 2017-09-15 2020-05-19 宁夏中科天际防雷股份有限公司 一种雷电防护监测预警系统及使用方法
CN108266335B (zh) * 2017-12-18 2019-11-22 洛阳双瑞风电叶片有限公司 一种风力发电设备用叶片避雷装置
DK3594494T3 (da) * 2018-07-12 2021-04-26 Siemens Gamesa Renewable Energy As Vindmøllevinge og en vindmølle
CN113048026B (zh) * 2019-12-26 2022-10-25 江苏金风科技有限公司 雷电防护装置、雷电防护系统、风力发电机组及成型方法
EP3869035B1 (en) 2020-02-21 2022-11-30 Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology, S.L. Blade for a rotor of a wind turbine and manufacturing method thereof
JP6838181B1 (ja) * 2020-02-26 2021-03-03 三菱重工業株式会社 風車翼
EP3923423A1 (en) * 2020-06-09 2021-12-15 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Electric circuit and wind turbine
CN112727710B (zh) * 2020-12-15 2022-02-11 北京天泽智云科技有限公司 一种基于音频信号的风场落雷密度统计方法及系统

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3815906A1 (de) * 1988-05-10 1989-11-23 Mtu Muenchen Gmbh Luftschraubenblatt aus faserverstaerktem kunststoff
DK9400343U4 (da) 1994-09-07 1995-10-13 Bonus Energy As Lynsikring af vindmøllevinge
JP3576262B2 (ja) * 1995-03-28 2004-10-13 三菱重工業株式会社 破壊予知可能型ｇｆｒｐ製風車翼およびその破壊予知方法
DK173460B2 (da) * 1998-09-09 2004-08-30 Lm Glasfiber As Vindmöllevinge med lynafleder
DK173607B1 (da) * 1999-06-21 2001-04-30 Lm Glasfiber As Vindmøllevinge med system til afisning af lynbeskyttelse
ES2161196B1 (es) * 2000-05-09 2002-05-16 Torres Disenos Ind S A M Instalacion de pararrayos para aerogeneradores.
DK174232B1 (da) * 2000-12-13 2002-10-07 Lm Glasfiber As Kombineret lynreceptor og drænkanal i vindmøllevinge
US6659722B2 (en) * 2001-05-07 2003-12-09 Bell Helicopter Textron, Inc. Composite rotor blade and method of manufacture
DE60203804T3 (de) * 2001-07-19 2017-08-31 Vestas Wind Systems A/S Windturbinenblatt
US7262845B2 (en) 2003-05-27 2007-08-28 Wayne State University Diffractive imaging spectrometer
DK200300882A (da) 2003-06-12 2004-12-13 Lm Glasfiber As Registrering af lynnedslag, herunder i vindenergianlæg
DK176298B1 (da) * 2003-09-15 2007-06-18 Lm Glasfiber As Metode til lynsikring af en vinge til et vindenergianlæg, en lynsikret vinge samt et vindenergianlæg med en sådan vinge
WO2005031158A2 (en) * 2003-09-29 2005-04-07 Vestas Wind Systems A/S Lightning protection system for wind turbine blade
JP4192744B2 (ja) * 2003-10-06 2008-12-10 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 風力発電設備
DK178207B1 (da) * 2004-01-23 2015-08-17 Lm Wind Power As Vinge til et vindenergianlæg omfattende segmenterede ledemidler for lynnedledning samt metode til fremstilling heraf
US7377750B1 (en) * 2004-03-19 2008-05-27 Northern Power Systems, Inc. Lightning protection system for a wind turbine
JP4355793B2 (ja) * 2004-04-08 2009-11-04 学校法人金沢工業大学 風力発電装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP4969098B2 (ja) 2012-07-04
JP2007170268A (ja) 2007-07-05
AU2006328296B2 (en) 2010-05-27
CN101341334B (zh) 2013-03-27
EP1965076A1 (en) 2008-09-03
WO2007072961A1 (ja) 2007-06-28
EP1965076B1 (en) 2017-02-08
CA2633611C (en) 2012-02-07
KR101141845B1 (ko) 2012-05-11
AU2006328296A1 (en) 2007-06-28
CA2633611A1 (en) 2007-06-28
US8133031B2 (en) 2012-03-13
US20090053062A1 (en) 2009-02-26
CN101341334A (zh) 2009-01-07
EP1965076A4 (en) 2014-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101141845B1 (ko) 윈드밀 블레이드의 낙뢰 보호 장치
US11225949B2 (en) Lightning protection systems for wind turbine blades
ES2859566T3 (es) Mejoras en relación con los sistemas de protección contra rayos para palas de aerogenerador
JP5546624B2 (ja) 風車翼
KR20120120195A (ko) 풍력 발전기용 번개 보호 시스템 및 번개 보호 시스템을 갖는 풍력 발전기
KR20100115139A (ko) 풍력발전기의 낙뢰 보호 장치
JP7440840B2 (ja) 風力発電設備
US11434878B2 (en) Wind turbine rotor blade with a lightning protection system
MX2008007597A (es) Dispositivo de proteccion de rayo de aspa de molino de viento.
JP7187091B1 (ja) 風車ブレード用落雷抑制装置
JP6715106B2 (ja) 風力発電設備および風力発電設備用ブレード
JP2020172868A (ja) 風車用ブレード及び風力発電装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee