[发明专利]一种外覆于风电机组叶片表面的防雷接闪装置

说明书

本发明提供了一种外覆于风电机组叶片表面的防雷接闪装置，包括：叶尖接闪器、屏蔽装置、下引导体和成对设置的叶中接闪器；其中，叶尖接闪器和各叶中接闪器分别设置在风电机组叶片叶尖和叶中；下引导体一端连接于所述叶中接闪器位于叶片内部靠近叶尖处的末端，另一端延伸至风电机组叶片根部，用以将雷电流导入大地；屏蔽装置设置于风电机组叶片的两个表面，一端与位于叶尖接闪器相连接，另一端与叶中接闪器相连接，用以对雷电流进行接闪并将所述雷电流导入下引导体。本发明通过在风电机组叶片的两个表面形成笼状结构的屏蔽区域，可以避免由于下引导体表面放电带来的风电机组叶片击穿现象，从而保护了风电机组叶片上容易击穿的区域。

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，涉及一种外覆于风电机组叶片表面的防雷接闪装置。

背景技术

位于空旷的平原或山顶区域的风电机组，由于旋转中叶片作为风力发电机位置最高的部件，最易遭受雷电直击。同时叶片也是风力发电机中最昂贵的部件，其雷击损坏后维修成本极高，所以对叶片的雷电防护至关重要。目前风力发电机叶片均采用接闪器与接地引线构成的简单接闪系统，但由于我国风力发电场普遍使用的2.5MW和3MW的风机高度超过80m，叶片长度接近50m，在传统接闪系统防护下风机叶片雷击烧蚀损坏甚至烧毁事故仍然频繁发生。因此，分析现有接闪系统的接闪机理，提出叶片接闪系统的优化设计结构对风力发电机的安全稳定运行具有重要意义。

风力发电机叶片的主要防雷思路是将雷电流安全地从雷击点传导至接地轮毂，进而沿着发电机塔筒流入大地，从而避免叶片内部由于遭受雷击产生电弧而烧蚀损坏。IEC61400首先对风力发电机的叶片防雷进行了建议，目前最普遍使用的接闪系统是由裸露在叶片表面的铜导体与叶片内部的接地引线构成，这种防护方式是通过在叶片外表面安装的金属导体将雷电流从雷击点传输到叶片根部来实现，绝大多数的风力发电机叶片采用这种防护方式，接闪系统金属导体个数的设计与叶片长度有关。另一种防护思路是在叶片表面材料里添加导电材料，从而使叶片本身能够将雷电流传至叶片根部。但是目前统计的运行结果显示，尽管安装有上述的防雷结构，仍旧有相当比例的雷击中叶片表面绝缘材料或者其他部件，国外统计规律表明，60％的雷击损坏位置距叶尖1m以内，90％的损坏点在距叶尖4m范围以内，其他雷击点主要分布在距叶尖10m左右位置处，可见对该范围的防雷接闪结构的改进是必然的。国内发明专利虽然针对叶片防雷结构进行了研究，但均是对内部下引导体的改进或者表面接闪器结构制作，均未考虑由于防雷接闪结构失效带来的叶片击穿。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种外覆于风电机组叶片表面的防雷接闪装置，旨在解决现有技术中由于风力发电机组叶片接闪系统失效而导致的叶片遭受雷击的问题。

一个方面，本发明提出了一种外覆于风电机组叶片表面的防雷接闪装置，包括：分别设置在风电机组叶片叶尖的叶尖接闪器和位于叶片表面远离叶尖处且成对设置的叶中接闪器；一端连接于所述叶中接闪器位于叶片内部处的末端，另一端延伸至所述风电机组叶片根部，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两个表面，一端与所述叶尖接闪器相连接，另一端与所述叶中接闪器相连接，用以对雷电流进行接闪并将所述雷电流导入下引导体的屏蔽装置。

进一步地，上述外覆于风电机组叶片表面的防雷接闪装置中，所述屏蔽装置包括：两组屏蔽体；其中，一组所述屏蔽体设置于所述风电机组叶片的吸力面，另一组所述屏蔽体设置于所述风电机组叶片的压力面，并且，各组所述屏蔽体的首端均与所述叶尖接闪器相连接，尾端均与所述叶中接闪器相连接。

进一步地，上述外覆于风电机组叶片表面的防雷接闪装置中，每组所述屏蔽体均包括：至少两根金属带；其中，各根所述金属带分别靠近所述风电机组叶片的前缘和尾缘设置。

进一步地，上述外覆于风电机组叶片表面的防雷接闪装置中，所述风电机组叶片两个表面上靠近前缘设置的各根所述金属带的弧度与所述风电机组叶片前缘的弧度一致；和/或所述风电机组叶片两个表面上靠近尾缘设置的各根所述金属带的弧度与所述风电机组叶片尾缘的弧度一致。