一种防雷型风力发电机叶片制造技术

本发明专利技术公开了一种防雷型风力发电机叶片，包括叶片壳体，所述叶片壳体的外表面镶嵌有至少一组传导组件；所述传导组件具有至少一根沿着所述叶片壳体的叶尖至叶根方向排布的纵向导电体，所述纵向导电体为单芯导体结构，所述传导组件的纵向导电体的外表面不被所述叶片壳体的成型结构包覆。本发明专利技术的结构简单，便于制造成型及后期维护，雷电传导效果好，有利于长效、稳定、可靠地在风力发电机上服役。可靠地在风力发电机上服役。

【技术实现步骤摘要】
一种防雷型风力发电机叶片


[0001]本专利技术涉及风力发电机的组成设备，具体是一种防雷型的风力发电机叶片。

技术介绍

[0002]风力发电机以相对空旷的地带作为风电场，且其建高百余米，易遭受雷击，例如海上风力发电机。由于风力发电机的结构特性，其在遭受雷击时尤以叶片形成雷电上行先导，这尤其以扫风面积大、重量轻、有一定导电性的碳纤维结构叶片最为突出。
[0003]为了解决风力发电机易被雷击的技术问题，业内将其叶片通常设计为雷电传导结构，即在叶片具备风能转换功能的同时形成雷电传导功能。
[0004]目前，防雷型叶片主要由叶片壳体及排布在叶片壳体内的、能够将叶片壳体内的导电体
‑
如碳纤维结构形成包覆的铜网(或铝网)组成，以具有碳纤维结构梁帽的叶片而言，其雷电传导的铜网在叶片壳体内部及腹腔内将对应的梁帽包覆。铜网需要在厚度方向上贯穿叶片壳体而在腹腔内形成接地结构。此结构的防雷叶片不仅制造成型过程复杂、技术难度大，在服役中铜网一旦发生损坏则无法维护更换；而且，在雷电试验鉴定中，雷电经叶片腹腔内传导，在腹腔内会造成闪弧和雷电起爆效应，对腹腔内的电子设备会造成严重干扰
‑
例如会导致腹腔内的接地结构发生失效，同时亦会对叶片的本身结构造成损害；此外，铜网是排布于叶片壳体内的，被叶片壳体的成型结构
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如涂层所包覆，在雷电传导时叶片壳体的成型结构会被击穿破损。这些因素均会直接影响叶片服役的长效性和可靠性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的技术目的在于：针对上述风力发电机叶片的特殊性和现有技术的不足，提供一种结构简单、便于制造成型及后期维护、对雷电传导时雷电不经叶片腹腔且不会对叶片壳体成型结构造成破损的防雷型风力发电机叶片。
[0006]本专利技术的技术目的通过下述技术方案实现：一种防雷型风力发电机叶片，包括叶片壳体，所述叶片壳体的外表面镶嵌有至少一组传导组件；所述传导组件具有至少一根沿着所述叶片壳体的叶尖至叶根方向排布的纵向导电体，所述纵向导电体为单芯导体结构，所述传导组件的纵向导电体的外表面不被所述叶片壳体的成型结构包覆。该技术措施在叶片壳体的外表面上镶嵌形成了从叶尖至叶根方向的长条状延伸的单芯导电体，且该导电体的外表面在叶片壳体的外表面裸露，带来如下主要有益技术效果：
[0007]1.其结构简单，既便于制造成型，亦便于对叶片上的已损坏传导组件实现维护更换；
[0008]2.在服役中遇到雷击时，既能够可靠地形成表面接闪和表面传导的技术效果，又能够将雷电稳定地传导至叶根处，从而有利于在叶根处形成接地结构，如此，被传导的雷电不经过叶片的腹腔内，在叶片的腹腔内不会造成闪弧和雷电起爆效应，对腹腔内的电子设备干扰小，对叶片本身结构无损害，雷电传导效果好；
[0009]3.在服役中遇到雷击时，在雷电的传导过程中因导电体外表面未被叶片的成型结
构所包覆，从而不会对叶片壳体的成型结构造成破损；
[0010]综上所述，本专利技术的叶片有利于长效、稳定、可靠地在风力发电机上服役。
[0011]作为优选方案之一，所述叶片壳体的腹腔内设置有至少一组碳纤维结构的梁帽，所述叶片壳体上的传导组件数量及位置对应于所述叶片壳体腹腔内的梁帽而设置，所述叶片壳体上的传导组件和腹腔内的梁帽形成一一对应配合关系，一一对应配合的传导组件和梁帽之间通过多个梁帽连接导电体形成等电位连接；该技术措施针对于碳纤维结构叶片，将传导组件的纵向导电体布置在叶片上的电场强度最高区域处，在简化传导组件的成型结构的同时形成可靠地雷电传导效果，通过将设置于叶片壳体外表面的纵向导电体与叶片腹腔内的碳纤维结构梁帽形成可靠地等电位连接，从而在传导雷电时能够有效地消除叶片腹腔内梁帽处所产生的静电积累，增强了雷电传导技术效果。进一步的，所述传导组件的纵向导电体为两根，这两根纵向导电体沿着对应梁帽的两侧外缘而设置；该技术措施针对于了碳纤维结构叶片的特殊性而形成了双路径传导雷电的技术效果，从而在遇到雷击时，其表面接闪及表面传导的效果稳定、可靠，增强了雷电传导技术效果。再进一步的，所述梁帽两侧外缘处所对应的两根纵向导电体之间通过多个纵向导电体连接导电体形成等电位连接；该技术措施在形成双路径传导雷电的同时，将两根纵向导电体形成可靠地等电位连接，从而在遇到雷击时，其表面接闪及表面传导的稳定性和可靠性得以进一步可靠地保障，极大地增强了雷电传导技术效果。
[0012]作为优选方案之一，所述叶片壳体上的传导组件至少为两组，各传导组件之间在所述叶片壳体的叶尖处和叶根处分别形成等电位连接。该技术措施在遇到雷击时，其表面接闪及表面传导的稳定性和可靠性得以进一步可靠地保障，极大地增强了雷电传导技术效果。
[0013]作为优选方案之一，所述传导组件的每一根纵向导电体为整体成型结构或纵向分段结构。进一步的，所述纵向分段结构的纵向导电体的相邻段之间以搭接方式或热熔方式形成对接组合，且相邻段之间具有不小于15mm的叠合对接区域。所述纵向导电体的宽度为60～100mm、厚度为0.3～0.5mm；该技术措施能够可靠地增大传导组件对雷电(如200kA雷电流)冲击的承受力。再进一步的，所述纵向导电体的横截面面积满足如下关系式：
[0014][0015]式中，ΔT为导电体温度的变化量，K；
[0016]a为电阻温度系数，1/K；
[0017]W/R为雷电流能比，J/Ω；
[0018]ρ0为导电体室温下的电阻，Ωm；
[0019]q为导电体的截面积，m2；
[0020]γ为导电体的材料密度，kg/m3；
[0021]c
w
为热容，J/(kg
·
K)。
[0022]作为优选方案之一，所述传导组件的纵向导电体外表面与叶片壳体的外表面齐平；该技术措施在形成良好地雷电传导技术效果的同时，不会影响叶片对风能的导流性能。进一步的，所述传导组件的纵向导电体外表面设置有保护膜层；该技术措施使叶片在运行过程中对传导组件的磨损得以有效降低，保障叶片上的传导组件较为长效地运行。
[0023]本专利技术的有益技术效果是：
[0024]1.其结构简单，制造成型的技术难度小，既便于制造成型，亦便于对叶片上的已损坏传导组件实现维护更换；
[0025]2.在服役中遇到雷击时，既能够可靠地形成表面接闪和表面传导的技术效果，又能够将雷电稳定地传导至叶根处，从而有利于在叶根处形成接地结构，如此，被传导的雷电不经过叶片的腹腔内，在叶片的腹腔内不会造成闪弧和雷电起爆效应，对腹腔内的电子设备干扰小，对叶片本身结构无损害，雷电传导效果优异；
[0026]3.在服役中遇到雷击时，在雷电的传导过程中因导电体外表面未被叶片的成型结构所包覆，从而不会对叶片壳体的成型结构造成破损；
[0027]因此，本专利技术的叶片有利于长效、稳定、可靠地在风力发电机上服役。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的一种结构示意图。
[0029]图2为图1的俯视本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防雷型风力发电机叶片，包括叶片壳体(1)，其特征在于：所述叶片壳体(1)的外表面镶嵌有至少一组传导组件(4)；所述传导组件(4)具有至少一根沿着所述叶片壳体(1)的叶尖至叶根方向排布的纵向导电体，所述纵向导电体为单芯导体结构，所述传导组件(4)的纵向导电体的外表面不被所述叶片壳体(1)的成型结构包覆。2.根据权利要求1所述防雷型风力发电机叶片，其特征在于：所述叶片壳体(1)的腹腔内设置有至少一组碳纤维结构的梁帽(3)，所述叶片壳体(1)上的传导组件(4)数量及位置对应于所述叶片壳体(1)腹腔内的梁帽(3)而设置，所述叶片壳体(1)上的传导组件(4)和腹腔内的梁帽(3)形成一一对应配合关系，一一对应配合的传导组件(4)和梁帽(3)之间通过多个梁帽连接导电体(44)形成等电位连接。3.根据权利要求1或2所述防雷型风力发电机叶片，其特征在于：所述叶片壳体(1)上的传导组件(4)至少为两组，各传导组件(4)之间在所述叶片壳体(1)的叶尖处和叶根处分别形成等电位连接。4.根据权利要求2所述防雷型风力发电机叶片，其特征在于：所述传导组件(4)的纵向导电体为两根，这两根纵向导电体沿着对应梁帽(3)的两侧外缘而设置。5.根据权利要求4所述防雷型风力发电机叶片，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘平，曾明伍，杨奎滨，薛浩鹏，吴鑫波，赵伟，李松林，羊森林，钟贤和，韩东，
申请(专利权)人：东方电气风电有限公司，
类型：发明
国别省市：