风力发电机防雷保护结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种风力发电机防雷保护结构，包括塔筒和机舱舱罩，所述舱罩内设有法拉第笼，所述塔筒与舱罩法拉第笼之间设有至少一个传导电气的碳刷。本实用新型专利技术将风力发电机机舱的舱罩法拉第笼通过碳刷与塔筒连接，形成舱罩法拉第笼‑碳刷‑塔筒的雷击电流引导路径，从而使雷击电流的引导路径跨越了机舱底盘和偏航轴承，可靠、有效地避免了现有雷击电流因经过机舱底盘和偏航轴承所带来的可能隐患；本实用新型专利技术不仅布局简单、容易、经济，而且稳定性好，可靠性高，有利于大幅降低风力发电机的维护工作量，亦有利于大幅降低风力发电机的运行成本，经济效益显著，实用性强。

Lightning protection structure of wind generator

The utility model discloses a wind turbine lightning protection structure, including the tower and engine compartment cover, the cover is arranged in the cabin of Faraday cage, the tower and cabin cover at least one brush with electrical conduction between the Faraday cage. The utility model of the wind turbine nacelle compartment cover Faraday cage by the carbon brush is connected with the tower, the formation of lightning current canopy Faraday cage brush tower guide path, so that the guide path of lightning current across the nacelle chassis and bearing, reliably and effectively avoids the hidden troubles caused by lightning current may after the cabin chassis and the yaw bearing; the utility model has the advantages of simple layout, easy, economical, good stability, high reliability, can greatly reduce the maintenance workload of the wind turbine, but also conducive to greatly reduce the operating costs of wind turbines, significant economic benefits, strong practicability.

【技术实现步骤摘要】
风力发电机防雷保护结构
本技术涉及风力发电机的防雷保护技术。
技术介绍
风力发电机为实现风能-电能的转换，其建设于野外的空旷地带，在此种自然环境及其内部电气、电子设备的作用下，不可避免的会遭受自然灾害中的雷击的侵袭，这尤其以建设高度较高的大容量机组最为突显。毫无疑问的，一次雷击对风力发电机带来的损坏将是非常大的。因而，服役的风力发电机必须具备防雷保护系统，以使雷击电流能够沿着设定的安全路径流入大地。目前，风力发电机常见的防雷保护系统主要由依序安装在一起的塔筒、偏航轴承、碳刷和机舱组成；其中，塔筒是接地的，其与偏航轴承连接；偏航轴承通过碳刷和间隙放电板与机舱的底盘连接；机舱的舱罩内设有法拉第笼，舱罩法拉第笼与机舱的底盘连接。通过前述防雷保护系统的结构布局可以清楚地看出，其雷击电流的引导路径是：舱罩法拉第笼-底盘-碳刷-偏航轴承-塔筒。前述防雷保护系统虽然能够在风力发电机上起到一定的防雷保护作用，但其存在以下几点主要技术问题：其一，雷击电流经过机舱的底盘，即在底盘上引入了雷击电流，如此势必会对布置于机舱内的、底盘上的众多的电气、电子设备及部件造成损坏；其二，风力发电机上的齿轮箱、液压站以及偏航轴承等大部件内存在有润滑油、液压油等潜在的污染源，一旦这些潜在的污染源发生油源泄漏，就会直接对导电的碳刷及碳刷所接触的导电金属表面造成油污染，从而就会阻隔雷击电流通过碳刷在旋转部件到固定部件之间的传导，严重影响碳刷的导电效果，进而影响防雷保护的可靠性；其三，雷击电流的引导路径决定了雷击电流经过偏航轴承引入塔筒；根据风电标准（IEC61400-24）引述的实验数据显示，雷击电流经过偏航轴承时，可能会击穿偏航轴承的滚珠和滚道之间的绝缘润滑油，从而在偏航轴承的滚珠和滚道上形成电弧的位置上造成损伤（造成轴承损伤的电流密度的下限值大约是4KA/mm²，这个下限值会随着设备机械负载的增加而增大，低机械负载的轴承上呈现离散的蚀损和熔损，而高机械负载的轴承在受损时则是沿着滚道和滚珠的接触面上呈现笛装的伤痕），进而就会缩短偏航轴承的使用寿命。综上所述，现有风力发电机的防雷保护系统虽然能够在一定程度上对风力发电机形成防雷保护，但其布局结构决定了其不仅布局结构复杂，而且其稳定性和可靠性差。
技术实现思路
本技术的专利技术目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种布局简单、稳定性好、可靠性高的风力发电机防雷保护结构。本技术实现其专利技术目的所采用的技术方案是：一种风力发电机防雷保护结构，包括塔筒和机舱舱罩，所述舱罩内设有法拉第笼，所述塔筒与舱罩法拉第笼之间设有至少一个传导电气的碳刷。作为优选方案，所述塔筒与舱罩法拉第笼之间的碳刷为三个，它们在塔筒的周向上均匀布置。作为优选方案，所述塔筒与舱罩法拉第笼之间的碳刷设置在偏航轴承处。进一步的，所述偏航轴承处设置有紧贴碳刷的间隙放电板。再进一步的，所述间隙放电板至偏航轴承表面的最大距离为3mm。本技术的有益效果是：上述防雷保护结构将风力发电机机舱的舱罩法拉第笼通过碳刷与塔筒连接，形成舱罩法拉第笼-碳刷-塔筒的雷击电流引导路径，从而使雷击电流的引导路径跨越了机舱底盘和偏航轴承，可靠、有效地避免了现有雷击电流因经过机舱底盘和偏航轴承所带来的可能隐患；本技术不仅布局简单、容易、经济，而且稳定性好，可靠性高，有利于大幅降低风力发电机的维护工作量，亦有利于大幅降低风力发电机的运行成本，经济效益显著，实用性强。附图说明下面结合附图对本技术作进一步的说明。图1是本技术的一种结构示意图。图中代号含义：1—碳刷；2—塔筒；3—舱罩法拉第笼；4—底盘。具体实施方式参见图1所示，本技术为风力发电机的防雷保护结构，其包括塔筒2和机舱舱罩。其中，塔筒2的底部通过地面的基础接地，塔筒2的上部通过偏航轴承与机舱连接；而机舱主要由底盘4和舱罩组成，底盘4通过偏航轴承相对安装于塔筒2上，在底盘4上布置有众多电气、电子设备及部件，舱罩罩扣在底盘4上，舱罩内设有法拉第笼-即舱罩法拉第笼3。舱罩法拉第笼3通过布置于偏航轴承处的三个碳刷1与塔筒2上部电气连接，这三个碳刷1在偏航轴承的环体周向上-亦即塔筒2的周向上形成均匀布置，从而使相邻碳刷的中心线至偏航轴承轴向中心之间的夹角约为120°；每一个碳刷1的一端通过电线与舱罩法拉第笼3连接、另一端通过电线与塔筒2连接，碳刷1在舱罩法拉第笼3和塔筒2之间进行电气传导，从而使三个碳刷1在舱罩法拉第笼3和塔筒2之间形成三个并联的电气传导。上述塔筒2与舱罩法拉第笼3之间的三个碳刷1分别处在偏航轴承处，每个碳刷1需要在偏航刹车的环面未刷漆的金属部分上进行滑动，因而，在偏航轴承的偏航刹车环面未刷漆的金属部分上分别设置有紧贴每个碳刷1的间隙放电板，每块间隙放电板至偏航轴承的偏航刹车环面的距离最大为3mm。上述结构的本技术形成了舱罩法拉第笼-碳刷-塔筒的雷击电流引导路径，从而当风力发电机遭受雷击时，雷击电流经舱罩法拉第笼3-碳刷1-塔筒2的顺序流入大地，跨过了底盘4和偏航轴承。当然，上述塔筒2与舱罩法拉第笼3之间的碳刷1数量，可以根据风力发电机的具体设计参数和要求而灵活选择。本技术可以适用于风力发电机遭受的直击雷保护，亦适用于风力发电机遭受的非直击雷保护。以上具体技术方案仅用以说明本技术，而非对其限制。尽管参照上述具体技术方案对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术的精神和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机防雷保护结构，包括塔筒（2）和机舱舱罩，所述舱罩内设有法拉第笼，其特征在于：所述塔筒（2）与舱罩法拉第笼（3）之间设有至少一个传导电气的碳刷（1）。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机防雷保护结构，包括塔筒（2）和机舱舱罩，所述舱罩内设有法拉第笼，其特征在于：所述塔筒（2）与舱罩法拉第笼（3）之间设有至少一个传导电气的碳刷（1）。2.根据权利要求1所述风力发电机防雷保护结构，其特征在于：所述塔筒（2）与舱罩法拉第笼（3）之间的碳刷（1）为三个，它们在塔筒（2）的周向上均匀布置。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋聚众，王剑利，杜明慧，任华彬，朱彬，张广斌，
申请(专利权)人：东方电气风电有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51