[发明专利]风电机组叶片用电极接闪装置

说明书

本发明提供了一种风电机组叶片用电极接闪装置，包括：接闪器、下引导体和屏蔽装置；其中，下引导体设置于风电机组叶片内部，一端与位于叶尖的接闪器相连接，用以将雷电流导入大地；屏蔽装置设置于风电机组叶片的正反两面，其一端与接闪器相连接，用以屏蔽下引导体的表面电场放电效应。本发明提供的电极接闪装置,通过在风电机组叶片的正反两面设置屏蔽装置，该屏蔽装置一端与位于叶尖的接闪器相连接，在雷电流靠近风电机组叶片时，整体导电，从而有效屏蔽内部下引导体表面放电，进而有效避免了现有防雷结构因下引导体表面放电带来的接闪器失效而导致叶片遭受雷击的不良后果。

技术领域

本发明涉及风电机组叶片防雷技术领域，具体而言，涉及一种风电机组叶片用电极接闪装置。

背景技术

风电能源作为一种可再生能源，近年来得到了飞速发展。伴随着新能源技术的发展，风电机组装机容量日益增加，同时带来的单台风电机组尺寸的不断增大，现有Vestas的4MW风电机组机舱高度高达100m，叶轮直径80m，这么高的叶片在雷雨天气下极易遭受雷击并损坏其正常运行，尤其是现阶段风电机组往往安装在空旷的平原或者山顶。运行结果显示，丹麦运行的风电机组叶片雷击损伤已经占据风电机组雷击损伤的百分之40以上；德国风电场雷击事故率高达10次/(100台·年)，其中主要损坏的部件是叶片；日本连续5年的实际风电场观测显示1MW以上机组的主要雷击损坏的部件是叶片。IEC61400统计结果显示，近年来新安装的风电机组的叶片是其主要雷击部件，而叶片损坏对发电量影响最大，所需维修费用最高，因此急需对叶片进行防雷结构设计。现有的叶片防雷接闪设计一般是在叶尖设置一个叶尖接闪器，叶片内部设有一根下引导体，将雷电流从接闪器引入轮毂，并经由轮毂引入大地，对于较长的风电机组叶片，往往还在叶片中部设置有一对或者几对叶中接闪器。

现有叶片是由合成材料制成的高大中空结构，叶片两面的材料一般选用玻璃纤维或者其他材料自叶片顶端至边缘粘合。统计结果显示全绝缘材料不能减少雷击次数，同时国外学者对现有的叶片接闪结构研究表明，简单依靠接闪器和下引导体的防雷结构对叶片保护范围明显不足。运行经验显示，60％的雷击损坏位置在距离叶尖1m范围以内，距叶尖5m的范围包含了90％以上的雷击损伤点，只有少量几次雷击在距叶尖20m范围内。造成上述现象的主要原因在于叶片内部下引导体表面放电，容易发生接闪，从而带来叶片即使表面有接闪器，依旧出现接闪失效的情况。基于此现象，国内现有技术虽然涉及到叶片接闪系统设计，但是仅从内部下引导体结构改进或者单独针对接闪器制作工艺开展研究，并未考虑接闪器失效的情况。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种风电机组叶片用电极接闪装置，旨在解决现有技术中风力发电机组叶片接闪系统失效带来的叶片击穿的问题。

一个方面，本发明提出了一种风电机组叶片用电极接闪装置，包括：接闪器；设置于风电机组叶片内部，与所述接闪器相连接，用以将雷电流导入大地的下引导体；设置于所述风电机组叶片的正反两面，其一端与位于叶尖的所述接闪器相连接，用以屏蔽所述下引导体表面放电效应的屏蔽装置。

进一步地，上述风电机组叶片用电极接闪装置中，所述屏蔽装置包括：至少两个屏蔽电极；其中，各所述屏蔽电极沿所述风电机组叶片的长度方向间隔设置；位于首端的所述屏蔽电极的一端与所述风电机组叶片上靠近叶尖的所述接闪器相连接。

进一步地，上述风电机组叶片用电极接闪装置中，所述屏蔽电极包括：固定部和屏蔽部；其中，所述固定部嵌设于所述风电机组叶片的表面；所述屏蔽部与所述固定部的顶端相连接，用以将雷电流屏蔽于所述风电机组叶片外部。

进一步地，上述风电机组叶片用电极接闪装置中，所述屏蔽部的两端为弧形结构。

进一步地，上述风电机组叶片用电极接闪装置中，所述屏蔽部的弧度与所述风电机组叶片的弧度一致。

进一步地，上述风电机组叶片用电极接闪装置中，所述屏蔽部的一端为立面结构，另一端为弧形结构。

进一步地，上述风电机组叶片用电极接闪装置中，所述固定部的截面为矩形。