[发明专利]风电叶片防雷系统

说明书

本发明公开风电叶片防雷系统，包括接闪区段、高阻材料涂层区段、导电材料网区段、带保护间隙的接地引下线以及护边导体。本发明技术方案和传统防雷方案比可降低对风电叶片的雷击次数，并解决风电叶片表面电场不均衡的问题，以防止在雷击过程中击穿和电弧损坏风电叶片，减少雷击事故。

技术领域

本发明涉及能源和安全技术领域，特别涉及一种风电叶片防雷系统。

背景技术

随着经济的快速发展，人们对电能的需求不断增加，风电机组的容量与风力发电的规模也随之不断扩大。由于风电机组的本体结构高耸突出，常位于旷野或者山区地带，雷击则是影响风电机组安全运行的主要因素之一，其中风电叶片是整个发电机组中最容易遭受雷击的组件。

目前通常在风电叶片上设置接闪器和接地引下线，雷击电流通过接闪器传导到接地引下线并最终传导到大地以实现放电通路，藉以实现对风电叶片的防雷保护；这种被现代广泛应用的防雷技术，有一个致命的缺陷：引雷，使原本雷击次数不多的物体，雷击次数大为增加，究其原因，是因为该防雷系统促进了自接闪器向上发展的先导放电。从雷电观测研究得知，当向上发展的上行先导与从雷云荷电中心向地面发展的带有异性电荷的下行先导相遇时，雷击发生，上行先导的快速发展，无疑增加了自雷云向下发展的下行先导的引力，因而使得雷击次数增加，这种情况对于该防雷系统周围的建筑是有利的，可减少对它们的雷击次数，但是对该系统自身却很不利。装在风电叶片上的这种防雷系统，虽然在接闪器接受雷击时，也能降低加在风电叶片上的电位，一定程度上能防止风电叶片遭雷击损坏。但是，这种保护措施常有失误的时候，雷击次数的增加，增加了事故的次数。纵观中外古建筑，在未做上述类似防雷措施之前，很少遭受雷击损坏，反而在做了类似的防雷保护后，出现了雷击损坏的增加，也即，通过简单的接闪和接地起不到对建筑的保护作用，此外，风电叶片的表面通常粘附有污秽，污秽在通过电流时会导致风电叶片表面的电场不均衡，使得风电叶片表面局部区域的电场强度较高，从而在雷击过程中会引发击穿和电弧损伤风电叶片事件。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种风电叶片防雷系统，与传统的防雷方案相比，旨在降低对风电叶片的雷击次数，并解决风电叶片表面的电场不均衡的问题，以防止在雷击过程中击穿和电弧损伤风电叶片。

为实现上述目的，本发明提出的一种风电叶片防雷系统，用于对风电叶片进行防雷，所述风电叶片防雷系统包括：

接闪区段，所述接闪区段位于所述风电叶片的尖部；

高阻材料涂层区段，所述高阻材料涂层区段位于所述风电叶片的表面，上与导电材料网区段电气连接，下与大地电气连接；

导电材料网区段，部分所述导电材料网区段位于所述接闪区段与所述高阻材料涂层区段之间的所述风电叶片的表面，部分所述导电材料网区段覆盖部分所述高阻材料涂层区段，以使所述接闪区段通过所述导电材料网区段电气连接于所述高阻材料涂层区段；

带有保护间隙的接地引下线，所述接地引下线穿设于所述风电叶片的内部，并带有保护间隙；所述保护间隙位于所述接地引下线的两端部之间；所述接地引下线的上段的一端电气连接于所述接闪区段，所述接地引下线的上段的另一端与所述保护间隙的上端电气连接；所述接地引下线的下段的一端与所述保护间隙的下端电气连接，所述接地引下线下段的另一端接地；

护边导体，所述护边导体位于所述风电叶片的叶沿，并电气连接于所述接闪区段和所述导电材料网区段。

在本发明的一实施例中，所述保护间隙的放电电压为预设电压，当所述保护间隙的电压达到预设电压时，所述保护间隙的上端和下端间放电，以使所述接地引下线的上段和下段导通。

在本发明的一实施例中，带所述保护间隙的所述接地引下线在所述接闪区段遭受雷击前起着隔离所述接闪区段与大地的作用，在所述接闪区段遭受雷击后起着连接所述接闪区段与大地的作用。