KR20160008235A

KR20160008235A - 풍력 발전 설비, 그리고 풍력 발전 설비용 피뢰 유닛

Info

Publication number: KR20160008235A
Application number: KR1020157035263A
Authority: KR
Inventors: 게오르그 에덴; 플로리안 사르토리우스
Original assignee: 보벤 프로퍼티즈 게엠베하
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2016-01-21
Also published as: TW201509041A; MX2015015370A; EP2997256A1; AR096295A1; AU2014267478A1; RU2627618C2; CA2909338A1; ZA201507511B; CA2909338C; PT2997256T; DK2997256T3; JP6162327B2; CN105209752A; MX370135B; EP2997256B1; US20160084232A1; WO2014184094A1; US10337491B2; CL2015003163A1; ES2723879T3

Abstract

본 발명은 기관실(104) 및, 2개 이상의 로터 블레이드(108)를 갖는 로터를 포함하는 풍력 발전 설비에 관한 것이다. 각 로터 블레이드(108)는, 로터 블레이드 루트(108a), 타격 번개를 전도하기 위한 하나 이상의 금속 도체(220), 및 상기 금속 도체에 연결되며 로터 블레이드의 루트 영역에 제공되는 전도성 링(230)을 포함한다. 부가적으로, 피뢰 유닛(240)이, 이 피뢰 유닛(240)이 링(230) 상에서 지지되는 방식으로, 기관실(104)의 비회전형 부분 상에 고정된다. 피뢰 유닛(240)은 2개의 롤러(241)와 하나의 피뢰침(242)을 포함하며, 피뢰침(242)의 자유 단부는 롤러(241)의 외측 단부로부터 이격 간격을 갖도록 놓이며, 그리소 상기 이격 간격은 스파크 갭을 한정한다.

Description

풍력 발전 설비, 그리고 풍력 발전 설비용 피뢰 유닛{WIND TURBINE AND A LIGHTENING PROTECTION UNIT FOR A WIND TURBINE}

본 발명은 풍력 발전 설비, 그리고 풍력 발전 설비를 위한 피뢰 유닛에 관한 것이다.

풍력 발전 설비들이 개방된 부지에서 설치될 때, 그들의 대단한 전체 높이에 따라 이들은, 필연적으로 번개 타격의 위험을 수반한다.

DE 44 36 197 C2는 피뢰 수단을 포함하는 풍력 발전 설비를 개시하고 있다. 번개가 안전하게 방향 전환될 수 있도록 하기 위해, 전도성 재료로 이루어진 알루미늄 링이, 로터 블레이드의 블레이드 루트 근처의 영역에 제공된다. 금속 링들로부터 사전 결정된 이격 간격으로 배치되는 피뢰침이, 기관실의 고정형 부분 상에 제공된다. 번개가 타격할 때, 번개는, 링과 피뢰침 사이의 스파크 갭(spark gap)을 극복하며 그리고 그에 따라 방향 전환될 수 있다.

EP 1 561 030 B1은 마찬가지로 풍력 발전 설비를 위한 피뢰 수단을 개시하고 있다. 여기서도 마찬가지로, 전도성 링이 로터 블레이드의 블레이드 루트 근처의 영역에 제공된다. 슬라이딩 접점 연결부(sliding contact connection)가 스파크 갭에 평행하게 제공된다.

DE 10 2009 017 824 A1은 로터 샤프트와 비회전형 접지 장치 사이에서 정전기 에너지 및 번개 전류를 전달하기 위한 전달 장치를 개시하고 있다. 전달 장치는 슬라이딩 접점 장치와, 번개 전류를 전달하기 위한 전극, 및 2개의 롤러를 포함한다.

본 발명의 과제는, 개량된 피뢰 수단을 갖는 풍력 발전 설비를 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 제1항에 따른 풍력 발전 설비를 통해, 그리고 청구항 제5항에 따른 피뢰 유닛을 통해 해결된다.

따라서, 기관실 및, 2개 이상의 로터 블레이드를 구비한, 로터를 포함하는 풍력 발전 설비가 제공된다. 로터 블레이드들은 각각, 타격 번개를 전도하기 위한 하나 이상의 금속 도체 및 로터 블레이드 루트의 영역에서 금속 도체와 연결되는 전도성 링을 각각 구비한다. 부가적으로, 피뢰 유닛이, 이 피뢰 유닛이 로터 블레이드 상의 링 상에 지지되는 방식으로, 기관실의 비회전형 부분 상에 고정된다. 피뢰 유닛은 2개의 비전도성 롤러 및 하나의 피뢰침을 포함하며, 피뢰침의 자유 단부는, 스파크 갭을 한정하는 이격 간격만큼 롤러들의 외측 단부로부터 분리된다. 따라서, 단지 피뢰 유닛의 롤러들 만이 링 상에 놓인다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 피뢰 유닛은, 탄성 박판을 통해 기관실의 비회전형 부분 상에 고정되는, 로커 유닛(rocker unit)을 포함한다.

본 발명은 마찬가지로, 풍력 발전 설비를 위한 피뢰 유닛에 관한 것이다. 피뢰 유닛은, 일측 단부에서 풍력 발전 설비의 기관실의 비회전형 부분 상에 고정될 수 있는, 탄성 박판을 포함한다. 부가적으로, 피뢰 유닛은 탄성 박판의 제2 단부 상에 고정되는 로커 유닛을 포함한다. 또한, 피뢰 유닛은 로커 유닛과 결합되는 2개의 비전도성 롤러를 포함한다. 나아가, 피뢰 유닛은 로커 유닛과 결합되는 피뢰침을 포함한다. 피뢰침의 자유 단부가 스파크 갭을 한정하는 방식으로 이격 간격 만큼 롤러들의 외측 단부로부터 분리되며, 그럼으로써 단지 롤러들만 로터 블레이드 상의 링에 접촉 상태에 놓인다.

본 발명은, 피뢰침 대신, 어느 시점에라도 로터 블레이드의 블레이드 루트 근처의 영역 내의 전도성 링과 피뢰침 사이에 한정된 이격 간격을 제공하는, 피뢰 수단을 제공하는 사상에 관한 것이다. 이는, 피뢰 수단이 비전도성 재료로 이루어진 2개의 롤러를 갖는 로커를 포함하고, 롤러들은 로터 블레이드의 블레이드 루트 근처의 영역에서 전도성 링과 접촉 상태에 놓이는 것인, 본 발명에 따라 달성된다. 따라서, 피뢰침과 롤러들의 이격 간격은, 피뢰침과 로터 블레이드 상의 비전도성 링 사이에 한정된 이격 간격을 설정하기 위해 이용될 수 있다. 결과적으로, 전도성 링과 피뢰침 사이의 한정된 이격 간격(다시 말하면, 스파크 갭의 폭)은, 원형이 아닌 로터 블레이드들에 대해서도 제공될 수 있다. 한정된 이격 간격은 더 작은 스파크 갭을 선택하기 위해 이용될 수 있다.

본 발명의 양태에 따르면, 본 발명에 따른 피뢰 수단은 개장될 수 있다.

본 발명의 추가 구현예들은 종속 청구항들의 대상을 구성한다.

본 발명의 장점들 및 실시예들이, 뒤따르는 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력 발전 설비를 도시한 개략도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 풍력 발전 설비의 일부분을 도시한 개략도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 피뢰 수단을 도시한 개략도이다.

도 1은, 본 발명에 따른 풍력 발전 설비의 개략도를 도시한다. 풍력 발전 설비(100)는 타워(102)와 기관실(104)을 포함한다. 3개의 로터 블레이드(108)와 하나의 스피너(110)를 구비하는 로터(106)가, 기관실(104) 상에 제공된다. 작동 시, 로터(106)는 풍력에 의해 회전 운동하게 되며 그리고 그에 따라 기관실(104) 내의 발전기의 로터 또는 회전자를 회전시킨다. 로터 블레이드들(108)의 피치 각도는, 개별적인 로터 블레이드(108)의 로터 블레이드 루트들에서 피치 모터들에 의해 변경될 수 있다.

도 2는, 제1 실시예에 따른 풍력 발전 설비의 일부분에 대한 개략도를 도시한다. 로터 블레이드(108)는 선택적으로, 하나의 금속 팁부(210)(tip) 및, 로터 블레이드 금속 팁부(210)를 금속 링(230)에 연결하는, 하나 이상의 금속 도체(220)를 포함한다. 금속 링(230)은, 로터 블레이드 루트 영역(108a) 내에 제공된다. 링(230)은 로터 블레이드(108)를 적어도 부분적으로 에워쌀 수 있으며, 그럼으로써, 로터 블레이드(108)의 피치 각도가 변경되는 경우에도, 전도성 링(230)이 피뢰 유닛(240)과 접촉 상태에 놓이는 것이 보장될 수 있다. 피뢰 유닛(240)은 기관실(104)의 고정형 부분 상에 고정되며 그리고 금속 (전도성) 링(230)과 접촉 상태에 놓인다.

도 3은, 제1 실시예에 따른 피뢰 수단의 개략도를 도시한다. 피뢰 수단(240)은, 탄성 박판(244)을 통해 기관실(104)의 고정형 부분(245) 상에 직접 또는 간접적으로 고정될 수 있다. 탄성 박판(244)의 하나의 (자유) 단부 상에 선택적으로 로커 유닛(243)이 제공되며, 이 로커 유닛은 다시 2개의 이동형 롤러(241)와 연결된다. 피뢰침(242)이 롤러들(241) 사이에 제공된다. 피뢰침(242)의 자유 단부와 롤러들(241)의 단부들 사이에, 사전에 결정 또는 설정될 수 있는 이격 간격이 존재한다. 롤러들(241)은 링(230)과 접촉 상태에 놓이게 되며, 그럼으로써 링(230)과 피뢰침(242)의 자유 단부 사이에 스파크 갭이 한정된다. 롤러들(241)은 탄성 박판(244)으로 인해 전도성 링(230)에 대해 압착되기 때문에, 링(230)과 피뢰침(242) 사이에, 한정된 이격 간격(스파크 갭)이 존재한다.

롤러들(241)은 바람직하게, 예컨대 플라스틱 또는 테플론(teflon)과 같은 비전도성 재료로 이루어진다. 롤러들(241)의 폭은 예컨대 20㎝일 수 있다.

박판(244)의 제2 단부에 대해 선회하게 될 수 있는 로커 유닛(243)의 제공에 기인하여, 두 롤러(241) 모두 어느 시점에나 링(230) 상에 지지되는 것이 보장될 수 있다.

본 발명에 따른 피뢰 유닛은, 특히 선회 가능한 로커 유닛은, 링(230) 또는 로터 블레이드(108)가 원형이 아닌 경우에도, 피뢰침(242)과 전도성 링(230) 사이의 한정된 이격 간격을 보장할 수 있도록 한다.

Claims

풍력 발전 설비로서,
기관실(104),
2개 이상의 로터 블레이드(108)를 갖는 로터로서, 로터 블레이드들(108)은 각각 로터 블레이드 루트(108a), 타격 번개를 전도하기 위한 하나 이상의 금속 도체(220), 및 이 금속 도체에 연결되는 전도성 링(230)을 포함하고, 상기 링(230)은 로터 블레이드 루트(108a)의 영역에 배치되는 것인, 로터,
하나 이상의 피뢰 유닛(240)으로서, 하나 이상의 피뢰 유닛(240)이 로터 블레이드(108)를 타격하는 번개를 방향 전환시키기 위해 상기 로터 블레이드(108) 상의 상기 링(230) 상에서 놓이는 방식으로, 상기 기관실(104)의 비회전형 부분 상에 고정되는 것인, 하나 이상의 피뢰 유닛
을 포함하며,
상기 피뢰 유닛(240)은 2개의 롤러(241) 및 피뢰침(242)을 포함하며, 상기 피뢰침(242)의 자유 단부가, 스파크 갭을 한정하는 이격 간격만큼 상기 롤러들(241)의 외측 단부로부터 분리되는 것인, 풍력 발전 설비.
제 1항에 있어서,
상기 피뢰 유닛(240)은 로커 유닛(243)을 포함하며, 이 로커 유닛은 탄성 박판(244)을 통해 기관실의 상기 비회전형 부분(245) 상에 고정되는 것인, 풍력 발전 설비.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 피뢰침(242)의 자유 단부와 상기 롤러들(241)의 외측 단부 사이의 상기 이격 간격은 설정가능한 것인, 풍력 발전 설비.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 롤러들(241)은 전기적으로 비전도성으로 형성되는 것인, 풍력 발전 설비.
풍력 발전 설비를 위한 피뢰 유닛으로서,
제1 단부에서 풍력 발전 설비의 기관실(104)의 비회전형 부분 상에 고정될 수 있는 탄성 박판(244),
상기 탄성 박판(244)의 제2 단부 상에 배치되는 로커 유닛(243),
상기 로커 유닛(243)과 결합되는 2개의 비전도성 롤러(241), 및
상기 로커 유닛(243)과 결합되는 피뢰침(242)
을 포함하며,
상기 피뢰침(242)의 자유 단부가, 스파크 갭을 한정하는 이격 간격만큼 상기 롤러들(241)의 외측 단부로부터 분리되는 것인, 풍력 발전 설비를 위한 피뢰 유닛.